液壓系統故障診斷專家系統研究
發布時間：2017-11-22
前言
隨著工業設備自動化程度的的提高,設備的故障診斷越來越受到人們的重視,故障診斷由一門新興的學科正在走向成熟,多種智能故障診斷方法的研究將為設備的可靠運行提供保證。
液壓系統因其獨特的優點在日常生產和生活中得到了廣泛的應用,但液壓系統故障不象電氣系統那樣檢測方便,因為液壓管路內油液流動狀態、液壓件內部的零件動作、以及密封件的損壞等情況,一般是看不見摸不著的,所以給人們觀察分析帶來很多麻煩和困難。目前尋找液壓系統故障原因的主要方法還是靠工程師的技術經驗進行分析和判斷。這種診斷主要是完成功能性故障的診斷,難以判斷液壓元件的失效過程,故障診斷的效率低、診斷時間長、診斷的準確性差。對于大型的液壓系統,如軋機液壓系統、大型工程機械、礦山機械等設備,當系統出現突發性故障時,將嚴重影響設備的正常運轉,往往造成巨大的經濟損失。因此在液壓傳動技術快速發展和廣泛應用之時,液壓系統故障診斷手段的落后就凸顯出來了。隨著計算機技術、傳感器技術等的發展,液壓系統的快速智能故障診斷技術得以快速發展。但目前還僅限于單個液壓元件如液壓泵、液壓馬達、液壓缸的故障或液壓系統的泄漏進行故障診斷,可靠性高、通用型強的故障診斷系統還有待研究與發展。
液壓系統故障診斷專家系統,主要是將領域專家診斷液壓系統故障的豐富經驗進行整理并輸送到計算機,為使用者提供友好的人機接口,根據輸入的故障現象以及知識庫中的知識,按照推理機中設定好的規則,推算出故障發生的原因,并向用戶提供解決方案。
1編程語言
為了盡可能縮短系統的開發周期,并便于以后系統知識庫的擴展,本系統沒有使用需要編制大量源代碼的C++或Java語言,而選用了便于入門和操作的圖示化編程語言―――雅奇MIS圖示化編程軟件。
本設計中建立的系統是一種數據庫管理類軟件,使用的開發平臺是雅奇MIS標準版,建立的數據庫為MicrosoftAccess數據庫。盡管不能像使用常用的編程語言那樣完全按照編程員的意愿來開發軟件,也就是說使用圖示化的編程語言在運用某些設計模塊時會受到“束縛”,但通過恰當的處理也能完成預期的效果,最重要的是這樣設計的重點就不再是要編制大量的源代碼,而是要設計盡可能友好的圖形用戶界面(GUI)和實現盡可能完善的功能。
2系統功能及實現方法
本研究主要完成液壓系統故障現象和機理的分析與總結,由于液壓系統故障診斷的復雜性,該專家系統的實用性是在知識庫不斷完善的過程中體現出來的,因此本設計的主要任務是:
(1)分析研究所有的液壓系統的故障現象和機理,歸納總結并盡可能完善知識庫中的知識,以保證專家系統診斷類型的深度;
(2)建立開放的知識庫結構,以便于將從專家那里獲得專門知識和實踐中逐漸積累的實踐經驗儲存到知識庫中,從而保證專家系統診斷類型的廣度;
(3)建立有效的實例索引機制,以便于不同的專家系統使用者對同一故障現象的不同描述也能搜索到滿意的結果,從而保證專家系統的可用性。
據此本設計中系統除了完成軟件通用的功能外,主要設計了故障查詢、故障診斷、故障檔案和故障更新4個模塊,下面將分別對各個模塊的功能和設計思路進行說明。
①故障查詢模塊:完成液壓元件故障查詢、液壓回路故障查詢和液壓系統故障查詢。
在液壓元件故障查詢子功能中,通過收集查閱大量資料和對該方面的有關專家的咨詢,對各類元件故障進行歸類整理,儲存到數據庫中,在運行期系統根據用戶輸入的故障元件名稱和故障現象在元件故障知識庫中搜索與其匹配的選項,主要是關鍵詞匹配,如果找到相關記錄,向用戶反饋記錄的數目并供用戶查閱,如果未找到相關記錄,將提示用戶檢查或更改輸入的內容。對回路和故障進行了分類,建立了相應的知識庫。主要通過對常用液壓系統如組合機床動力滑臺液壓系統、萬能液壓機液壓系統等進行了故障分析,其方法是根據工作過程推斷其可能發生的故障,再依據系統原理圖查找最有可能的故障源并提出相應的解決方案,最后核對所要記錄的知識,從而建立具有較高可信度的知識庫,運行期實現方法同液壓元件故障查詢子功能。
②故障診斷模塊:完成液壓系統如組合機床動力滑臺液壓系統、萬能液壓機液壓系統等的故障診斷。
組合機床動力滑臺液壓系統故障診斷設計的思路是:在液壓系統的關鍵部位安裝壓力表這一常用的測試元件,根據系統原理圖分析故障現象與壓力表讀數之間的聯系,以建立相應的規則供故障診斷使用。當故障發生時記錄各個壓力表讀數并輸入該系統中,系統將根據已設定好的規則來進行推理最可能的故障源,并在系統原理圖上以“燈泡”的標志直觀地顯示出來。萬能液壓機液壓系統故障診斷子功能中,因為僅憑壓力表的讀數很難準確找到唯一的故障源,所以增加了一些其他的檢測手段,并列舉了各種故障現象所有可能的故障源。運行時,用戶選擇對應的故障現象,故障源在系統原理圖上就會以“燈泡”的標志直觀地顯示出來。
③故障檔案模塊:完成“增加記錄”、“刪除記錄”和“查詢記錄”功能。
故障檔案是設備維修工作記載的原始資料,對于了解系統運行過程中的歷史狀況、分析故障產生原因和排除對策有重要參考價值。該模塊完成的功能就是對系統故障檔案數據表進行操作,運行期用戶可以很方便的增加記錄、刪除記錄或者是查詢記錄。
④信息更新模塊:完成“元件故障更新”、“典型故障更新”和“系統故障更新”功能。
專家系統只有不斷去更新其知識庫,增加記錄的數量,提高記錄的質量,才能真正發揮其作用。該模塊通過調用雅奇MIS中的“新增記錄”功能,來方便用戶定期擴展知識庫,進而提高故障查詢模塊的實用性。
3系統特點
本系統雖然通過推理可以檢測液壓系統的故障,但其推理機制不是很健全,如在故障查詢模塊中需要查詢某種故障時,采用的是關鍵字匹配的方法,這種推理機制對于同義詞以及不同表達習慣有可能無法查詢。但是該系統可以通過增加知識庫容量來彌補這種不足,使用時通過以下方法可以盡可能大地發揮該系統的功用。
(1)通過書籍、網絡或者向專家請教等手段不斷地豐富元件故障知識庫和典型故障知識庫,并考慮同義詞或不同說法的影響,在對應的知識庫中增加相關記錄,但要注意保證增加知識的質量;
(2)系統故障查詢子功能中,對于已有系統的故障查詢功能要不斷完善,對實際生產使用中新發現的故障類型要進行分析總結,及時更新系統故障知識庫,對于新增加的系統也要及時補充其故障查詢功能。故障診斷模塊也是如此,在理論分析的基礎上,必須注重實際經驗,要根據掌握的新信息不斷修改系統推理的規則,以使系統故障診斷更加可靠;
(3)要做好故障檔案的維護工作,對于已發生的系統故障要及時做好故障記錄。通過故障檔案,不僅可以掌握當前工作液壓系統發生故障的規律以更好地維護當前系統,而且定期對故障檔案進行分析,與相關專家充分交流,可以獲取到重要的系統故障診斷知識,將這些知識存儲起來可以豐富現有的知識庫。
4結論
本系統是在使用中不斷完善的,隨著知識庫容量擴充和質量提高,其價值才會真正體現出來,而知識庫的擴展一方面依賴于領域專家的豐富知識,另一方面也依賴于廣大使用者實踐經驗的增長。當系統所擁有的知識庫豐富到對于用戶的查詢可以提供足夠多的參考時,也就達到了設計該系統的目的。當然,設法增加和完善推理規則,盡可能縮小故障源的范圍,是本系統值得改進的地方。總的來說,該系統為用戶提供了友好的圖形用戶界面,建立了比較完善的功能,具有很好的可擴展性。
摘自：中國計量測控網
