婁玉華

（太原科技大學(xué)晉城校區(qū)，山西 晉城 048000）

礦山開采過(guò)程中機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用朝著智能化、模塊化和自動(dòng)化方向快速發(fā)展,這也要求提升機(jī)設(shè)備故障診斷技術(shù)水平也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)提升[1]。提升機(jī)是大規(guī)模、多體系、機(jī)電液一體的復(fù)合礦山機(jī)械，一個(gè)故障類型會(huì)出現(xiàn)多個(gè)故障征兆，提取簡(jiǎn)約的有效規(guī)則是難點(diǎn)。將粗糙集理論運(yùn)用于提升機(jī)的故障診斷中，對(duì)故障診斷決策表進(jìn)行約簡(jiǎn)，同時(shí)對(duì)條件屬性的重要性進(jìn)行排序，從而獲取的簡(jiǎn)約規(guī)則集，可以準(zhǔn)確快捷的找到故障發(fā)生的故障源，實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)故障的診斷。

1 基于粗糙集理論的約簡(jiǎn)算法

矩陣的約簡(jiǎn)方法就是根據(jù)定義將決策表轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的區(qū)分矩陣，然后通過(guò)區(qū)分矩陣得出區(qū)分函數(shù)，根據(jù)吸收律來(lái)對(duì)區(qū)分函數(shù)化簡(jiǎn)，化簡(jiǎn)成為最小析取范式，其中每個(gè)主蘊(yùn)含均為決策表的約簡(jiǎn)[1]。

例如：設(shè)定兩個(gè)除核屬性之外的條件屬性組合，這兩個(gè)條件屬性組合為：

{C1、C2、C3…..Cm}和{d1、d2、d3…..dm}。為了便于計(jì)算，將Cj和dj定義為布爾型，構(gòu)造邏輯表達(dá)式：

P=(C1VC2VC3…..Cm)Λ(d1Vd2Vd3…..dm)

其 中，{C1、C2、C3…..Cm}和{d1、d2、d3…..dm}中 肯 定 各 有至少一屬性是條件屬性約簡(jiǎn)之后的保留下來(lái)的屬性，由于Cj和dj定義為布爾變量，因此(C1VC2VC3…..Cm)=1且(d1Vd2Vd3…..dm)=1，得出P=l。

析取范式的P的表達(dá)形式如下：

P=(C1Λd1)V(C2Λd2)V(C3Λd3)V…..V(CmΛdm)

選取析取范式中每一項(xiàng)由合取式表示的屬性組合連同核屬性一起構(gòu)成最終的約簡(jiǎn)[2]。屬性約簡(jiǎn)方法如圖1：

圖1 屬性約簡(jiǎn)方法

2 試驗(yàn)研究

我們這里提取提升機(jī)的運(yùn)行系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)故障樣本進(jìn)行分析。提取的故障有：制動(dòng)器故障、液壓站故障、超速故障、過(guò)卷故障、錯(cuò)向故障、過(guò)電流故障等。通過(guò)收集這六種故障的樣例形成決策表如表1所示：

表1 故障樣本

2.1 故障樣本

2.2 提升機(jī)故障診斷決策表形成

表2 決策表的形成

表2中，d1一制動(dòng)器故障，d2一液壓站故障，d3一超速故障，d4一過(guò)卷故障，d5一錯(cuò)向故障，d6一過(guò)電流故障。c1一載荷過(guò)大；c2一載荷正常；c3一罐籠位置錯(cuò)位；c4一速度過(guò)大；c5一制動(dòng)力矩不足；c6一殘壓高于0.5Mpa；

2.3 矩陣表的形成

用區(qū)分矩陣屬性值約簡(jiǎn)算法對(duì)上面的故障診斷決策表進(jìn)行屬性的約簡(jiǎn)。生成矩陣如表3所示：

表3 矩陣表

從上面的區(qū)分矩陣表3能夠看出，出現(xiàn)的核屬性有{c1，c5，c4，c6}。分別統(tǒng)計(jì)c1，c5，c4，c6四個(gè)屬性出現(xiàn)的次數(shù)，得出出現(xiàn)次數(shù)最多的屬性是c4屬性，所以c4屬性是重要性最高的屬性。

2.4 刪除c4、c5屬性的矩陣

將上表3中包含c4屬性及其組合項(xiàng)的屬性刪除，在得到的矩陣中繼續(xù)統(tǒng)計(jì)剩余的c1、c5和c6屬性出現(xiàn)的次數(shù)，得出c5核屬性是本決策表的第二重要屬性。

將包含c5屬性及其組合項(xiàng)的屬性刪除，這時(shí)矩陣中只剩下{c1、c6}屬性，同理，說(shuō)明c6屬性重要性高于c1屬性。如下表4所示：

表4 c1到c6屬性表

最終核屬性的集合為{c4，c5，c6，c1}。

2.5 診斷結(jié)果

最終的決策表的形成是核屬性的集合，對(duì)于決策的最終約簡(jiǎn)結(jié)果為屬性c4，屬性c5，屬性c6，屬性c1的集合，即{c4，c5，c6，c1}。如表5所示。

表5 c4，c5，c6，c1屬性集合表

4 結(jié)論

文章通過(guò)對(duì)提升機(jī)常見(jiàn)故障的分析，將粗糙集理論運(yùn)用于提升機(jī)的故障診斷中。對(duì)故障診斷決策表進(jìn)行約簡(jiǎn)，同時(shí)對(duì)條件屬性的重要性進(jìn)行排序，從而獲取的簡(jiǎn)約規(guī)則集，可以準(zhǔn)確快捷的找到故障發(fā)生的故障源，并驗(yàn)證了利用粗糙集理論獲取有效規(guī)則的方法對(duì)于提升機(jī)故障診斷是有效的。