基于分层诊断专家系统排查装载车电气系统故障

张巧玲　毕卫红　董　妍

摘 要：在自动控制领域中，传统的控制理论都是用精确的数学模型描述的，系统的输入信息比较单一，控制参数的变化范围较小，显然，当控制对象的具有不确定性和复杂性时，传统的控制理论就无能为力。分层诊断专家系统排查装载车电气系统故障具有便于故障分析快速、准确，利于操作的特点。

关键词：分层诊断专家系统 故障诊断

概 述

复杂的设备是由多个子系统组成的，而每一个子系统又是由多个元件主成的，他们之间相互制约，相互影响，具有一定的层次性和相关性由于其结构的层次性和相关性，故障也具有层次性和相关性，一个部件或系统出现故障可能诱发其他部件或系统故障。有关学者认为，分层诊断专家系统将成为故障诊断领域一个新的有效工具，将在以下的几个方面（1）设备运行状态的异常辨别。（2）设备故障的分类式诊断（3）反映设备运行状态的特征参数个数的选取等具有广泛的应用。

本文是以装载车电气系统为例，依据故障现象及提示或经验判断，将故障的范围尽小（子系统），而后对子系统进行原理分析和工作过程分析，对可能性的故障点，对故障点一一检测，便可查出故障所在。功能结构的分层方法是缩小故障范围的方法，而在尽可能在一定的范围内充分发挥分层的作用，专家系统故障集的引入使得分析的结果更明确，诊断方法有效。使用是装备保障的新课题。

一、系统故障诊断基础过程

1.系统的状态监测

测取系统运行状态信号，是因为状态信号是故障信息的唯一载体.也是诊断的唯一依据，检测主要有以下几个过程。当出现异常，可按程度可分到给出早期警报。紧急报警。强迫系统停机。

（1）信号测取：是通过电量和传感器组成的探测头直接探测对象参数的变化。

（2）中间变换：主要完成有探测头取得的信号的变换和传输。

（3）数据采集：就是把中间变换的连续信号进行离散化过程，数据是诊断的基础，能否采集客观反映设备运行状态的信息。是诊断成败的关键。

2.特征提取：就是从状态信号提取与设备故障有关特征信息，采用信号处理技术，消除外部或内部的干扰，——提高处理速度。

3.诊断故障：根据信息和故障对系统的性能指标影响程度作出估计。综合给出故障等级，其中包含有足够的故障源信息，建立各种模式进一步分析故障征兆和状态。

4.规划决策：根据设备故障征兆状态，预测故障发展，并根据故障性质和趋势，作出决策。干预其工作过程。

整体过程可用图1-1表示

二、检测信号采集总体构思

系统的信号故障采集，以及诊断的模式识别应具备以下三项功能：

1.信息测取功能：装载车使用过程，将检测的部件状态进行监测，必须有对故障信号准确拾取、采集两个过程。

2.特征提取功能： 对采集得到的故障信号进行处理，根据模糊知识库进行模推理。

3.模式分类功能：诊断系统根据提取特征，能自动判别出故障所属类别与上述三个功能相适应，诊断系统由数据采集，特征提取，模式分类三个主要子系统和辅助功能子系统组成，辅助功能子系统完成参数输入。诊断结果输出等功能，各子系统分别完成各自的功能，由系统管理软件调度四个子系统协调工作，如图1-2所示。

三、故障诊断识别子系统硬件设计

1.信号拾取子系统

要对装载车电气系统运行状态的在线监测，就必须进行工作特征信号提取，所监测的信号都能最大限度地反映运行特点的并易于拾取的特征，因而用于检测仪表，电机转速和三防系统的有位移信号，转速检测信号和r辐射报警信号其信号调节通路如下：

2. 信号采集子系统

本系统采用具有转换速度快，与计算机接口方便，具有良好性能价格比的HY-8021作为模/数转换装置。HY-8021是IBM—PCAT总线容的多功能数据采集板。

参考文献：

［1］ 胡昌华.许化龙，控制系统故障诊断与容错控制的分析和设计，北京：国防科技大学出版社，2000.7

［2］ 阎明印，具有学习功能的机械设备故障诊断的研究，华中理工大学1993.8

作者简介：张巧玲，女，1965生自动控制理论与工程专业工程硕士，现在装甲兵技术学院任教，副教授。