基于故障樹的飛機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

1、基于故障樹的飛機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究摘要：為解決民航客機(jī)系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜、故障診斷分析困難的問題，采用故障樹分析法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了故障診斷專家系統(tǒng)。本文以空客320型飛機(jī)反推為例，首先說明了其構(gòu)造和工作原理，然后介紹了知識庫設(shè)計(jì)和推理機(jī)的算法設(shè)計(jì)。系統(tǒng)在Visual Basic6.0、Access2021環(huán)境下開發(fā)，經(jīng)過驗(yàn)證，推理結(jié)果符合實(shí)際情況，有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：飛機(jī)反推 故障樹分析 專家系統(tǒng)1 引言民航客機(jī)系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)原因較多。在現(xiàn)場判斷和處理故障時(shí)，不但維修人員的經(jīng)歷豐富與否影響工作進(jìn)度的快慢，而且對系統(tǒng)原理的分析也消耗相當(dāng)多的時(shí)間，導(dǎo)致故障原因定位不準(zhǔn)、維修時(shí)間較

2、長。故采用故障樹分析法建立故障診斷專家系統(tǒng)，以進(jìn)步經(jīng)濟(jì)性和可靠性。2 反推的構(gòu)造及工作原理由圖2可見，反推系統(tǒng)控制條件復(fù)雜，涉及部件多樣。3 專家系統(tǒng)組成系統(tǒng)構(gòu)造如圖3所示，其中知識庫中存放故障規(guī)那么，規(guī)那么由故障樹分析得到，故障樹根據(jù)系統(tǒng)原理建立。知識庫管理模塊用于對知識庫中的規(guī)那么進(jìn)展添加、刪除和修改等操作。推理機(jī)模塊是專家系統(tǒng)的核心，推理機(jī)采用正、反向推理和優(yōu)先級控制策略求解問題；推理得到的中間信息存放在動態(tài)數(shù)據(jù)庫中；用戶利用人機(jī)接口通過對話的形式在系統(tǒng)推理時(shí)提出問題；系統(tǒng)最終給出診斷結(jié)果并提供維修建議。4 知識庫設(shè)計(jì)4.1 知識的獲取知識的獲取首先是從反推系統(tǒng)的故障現(xiàn)象入手，尋找導(dǎo)致故

3、障現(xiàn)象發(fā)生的全部因素，再找到造成下一級事件發(fā)生的全部因素，一直定位到產(chǎn)生故障的部件或線路，再繪制出反映推理過程的故障樹。故障原因和現(xiàn)象間的關(guān)系并非一一對應(yīng)，多數(shù)情況下故障現(xiàn)象類似，但起因并不一樣或不止一處。由于存在這種一果多因、一因多果的情況，所以有些事件會出如今多個(gè)故障樹中。4.2 知識的表示方法知識分為部件知識和規(guī)那么知識。部件知識是為了方便規(guī)那么知識的自動推理而設(shè)計(jì)的，同時(shí)也存儲了部件自身的一些信息。例如：LRU14ks1，inhibition relay，抑制繼電器，001，stat正常，故障表示fin號為14ks1的一個(gè)繼電器，內(nèi)容包含了中、英文名稱、關(guān)聯(lián)的原理圖號、允許的狀態(tài)集合等

4、信息，而lru14ks1，故障就表示該部件故障；wire 14ks1 a， 4101ks1 a4表示了連接兩個(gè)插釘?shù)囊粭l線路。規(guī)那么知識的設(shè)計(jì)采用前提、結(jié)論、優(yōu)先級的形式。其中，前提表示故障原因，結(jié)論表示現(xiàn)象，優(yōu)先級提供了當(dāng)多條規(guī)那么同時(shí)觸發(fā)時(shí)的沖突消解策略。以ECAM警告“REV SWITCH FAULT為例，存在如表1規(guī)那么。兩條規(guī)那么的結(jié)論均為此警告信息。部件和線路都含有fin號，這個(gè)編號用來關(guān)聯(lián)詳細(xì)信息和原理圖，提交給用戶參考使用。對于多個(gè)前提的情況，假設(shè)前提事件是邏輯或的關(guān)系，那么各自作為一條規(guī)那么；假設(shè)是邏輯與的關(guān)系，那么將前提合并，形成一條規(guī)那么。5 推理機(jī)設(shè)計(jì)5.1 算法綜合描

5、繪基于故障樹的推理是利用故障現(xiàn)象和故障樹節(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系進(jìn)展推理，利用存在于其它故障樹中的同一個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的輔助信息進(jìn)展假設(shè)排除，最終確定故障原因。在進(jìn)展故障診斷之前，首先通過故障現(xiàn)象搜索故障原因，相當(dāng)于構(gòu)造故障樹，作用是縮小搜索范圍，進(jìn)步系統(tǒng)工作效率。將數(shù)據(jù)庫中的對應(yīng)規(guī)那么組織成假設(shè)干棵樹，每棵樹的葉子節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)故障原因，非葉子節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)故障現(xiàn)象或中間事件，父節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)的關(guān)系構(gòu)成規(guī)那么，在動態(tài)數(shù)據(jù)庫中記錄故障樹的根節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)層次、節(jié)點(diǎn)關(guān)系、葉子節(jié)點(diǎn)等信息。設(shè)置系統(tǒng)變量，用于判斷系統(tǒng)是否觸發(fā)過規(guī)那么。5.2 算法實(shí)現(xiàn)故障樹以故障現(xiàn)象為頂事件，所以先要自上而下反向推理找到符合要求所有底事件，

6、也就是故障原因。算法如表2所示。同時(shí)還應(yīng)進(jìn)展正向推理，查找有無輔助故障現(xiàn)象，進(jìn)展推理排除。算法如表3。正向推理是在故障樹上看是在下而上的。6 系統(tǒng)驗(yàn)證分析啟動故障診斷系統(tǒng)之后，可以選擇故障診斷和線路分析，并且還可以進(jìn)展知識庫的維護(hù)。如圖4。故障診斷是系統(tǒng)主要功能，根據(jù)用戶提交的故障現(xiàn)象，調(diào)用推理機(jī)和知識庫中的規(guī)那么進(jìn)展匹配、觸發(fā)，給出結(jié)論和優(yōu)先級，提出故障處理對策，并可對推理過程做出解釋。如圖5。線路分析是一個(gè)輔助功能，根據(jù)fin號信息，搜索兩個(gè)設(shè)備、插頭或插釘之間的連接狀況，幫助用戶理解系統(tǒng)內(nèi)在的邏輯聯(lián)絡(luò)。用戶還可以增加新的知識或者更改已有知識完善知識庫。7 結(jié)語該專家系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面，操作方便，可以迅速而準(zhǔn)確地找到故障原因并提出維修措施。通過測試應(yīng)用，推理結(jié)果符合實(shí)際情況，證明該專家系統(tǒng)是行之有效的，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)1 吳今培，肖健華.智能故障診斷與專家系統(tǒng)M.北京：科學(xué)出版社，1997.2 吳泉源，劉江寧.人工智能與專家系統(tǒng)M.長沙：國防科學(xué)技術(shù)出版社，1995.3 薛雪東，程