徐美健　黃越

摘? 要：建立故障診斷系統(tǒng)，利用以往故障診斷信息，可以縮短發(fā)動機排故時間，提高排故效率。文章分析了故障案例數據庫的特點，以V2500發(fā)動機航線故障診斷數據為基礎，研究了發(fā)動機故障描述信息部分的標準化在建立發(fā)動機排故系統(tǒng)的應用，并研究了K近鄰的案例匹配算法，開發(fā)了基于案例推理的故障診斷系統(tǒng)。

關鍵詞：故障診斷;案例推理;案例匹配

中圖分類號：V263.6? ? ? ? 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）29-0182-02

Abstract： The establishment of fault diagnosis system and the use of previous fault diagnosis information can shorten the engine troubleshooting time and improve the troubleshooting efficiency. In this paper， the characteristics of fault case database are analyzed， and based on the fault diagnosis data of V2500 engine route， the application of standardization of engine fault description information in the establishment of engine troubleshooting system is studied. The case matching algorithm of K-nearest neighbor is studied， and a fault diagnosis system based on case-based reasoning is developed.

Keywords： fault diagnosis; case-based reasoning; case matching

1 概述

航空發(fā)動機故障類型復雜，可以分為性能故障、強度振動故障及附件系統(tǒng)故障。在以預防為主的時代，采用了計劃定時的維修方式，這樣可以起到較好的故障預防作用，但是由于航空發(fā)動機結構復雜，部件多，拆裝困難，維修工作耗費了大量的人力、物力和財力。并且計劃定時維修缺少靈活性，很容易導致維修不足或過度維修，既不經濟，又不合理。這使得航空公司在發(fā)動機維修成本控制和安全平衡方面比較頭疼。隨著基于發(fā)動機性能狀態(tài)監(jiān)控的視情維修思想的出現，上述問題得到了有效的解決。而視情維修的實現，需要大量的發(fā)動機數據和人工智能手段的支持。

基于案例推理是一種先進的人工智能方法，將其應用在航空維修中，目的在于建立飛機發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)將過往的雜亂無章的維修故障信息，統(tǒng)一進行標準化處理，再錄入案例庫，當輸入一個新的故障特征時，能夠通過智能匹配算法得出相似案例。

2 基于案例推理的故障診斷方法

案例推理技術是從源案例到目標案例的類比推理技術，能夠將獲取的新知識再次作為源案例學習，不斷增量案例，這個過程可以看成是案例檢查、案例重用、案例修改調整和案例學習的循環(huán)。案例推理的關鍵技術主要有：

（1）案例表示，案例表示是基礎，是將以往的實例采用一定的格式或表示方法存儲在數據庫中，即計算機接受的數據結構，從而形成符合案例庫的索引案例或者檢索案例，整個推理系統(tǒng)以案例表示作為初始案例。

（2）案例檢索與匹配，這是最關鍵的一步，案例檢索的作用是找出與當前案例在特征值上相似，并對當前故障的診斷有指導性意義的案例，形成候選案例集;通過對候選案例集的聚類與分類，計算相應的相似性指標，最終選擇出最有價值且數量最少的案例。

（3）案例的修改調整，運用專家經驗知識和人為干預對檢索得出的案例進行調整與修改，形成適合于當前故障的案例，得出診斷結論。

3 航空發(fā)動機維修數據標準化

在研究的航空維修故障系統(tǒng)中，一個案例具有兩部分信息，一是對案例問題的描述信息，二是故障問題的解決方案。對案例問題的描述作用在于為用戶提供了檢索信息，同時，對現有的案例庫中各種案例進行適當的索引。故障問題的解決方案是用戶最終所需要的新案例解決方案的答案。在本案例中，問題描述部分信息是“機型、機號、發(fā)生日期、發(fā)動機號、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件、故障描述”八個部分。

為了算法實現的方便，當有一條新的案例時，能夠實現案例匹配，必須進行故障案例的描述標準化。為了編程方便，機型、機號、發(fā)生日期、發(fā)動機號、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件都是設計成可選項，能夠選擇案例庫中已有的選項。

4 算法匹配

4.1 案例匹配算法

目前大多數采用最鄰近法計算案例間的相似度，具體的要領算法有K近鄰。它的原理是，假定所有案例的特征矢量是n維空間的點，在這些點上建立一個特殊的近鄰查找結構，使得當給定一個問題描述（也是空間的一個點）時，能迅速找到與之取得最佳匹配的點。最鄰近法是基于距離量度的相似性方法，利用特征加權來評價新案例與舊案例的相似度。近鄰法檢索認為兩個案例的特征集是一樣的，且同一特征在不同的案例中具有相同的權重。

4.2 算法描述

針對民用航空維修的故障診斷系統(tǒng)的特點，結合系統(tǒng)故障案例的存儲形式，擬定采用基于特征屬性的計算方式計算相似度，其定義為：

當有n個案例與輸入案例進行比較，即為矩陣比較，比較方法不變。

5 結束語

對于本課題進行的案例描述信息標準化，采用了將故障案例的信息描述部分分為八個子部分，每個子部分看作一個整體，其中文描述形式統(tǒng)一，達到標準化的目的，供后臺案例存儲。對于本課題的算法，對時間相似度的計算，省略了在最后乘以一個權重值矩陣。能夠實現1至12月份的循環(huán)，其中1月份與12月份及2月份同樣接近。算法將案例描述部分每個子部分看作一個整體進行比較，避免了逐個屬性的比較。

參考文獻：

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