Vol.15 No.2 故障诊断·机械设计综合专家系统 ·195· 与合成型的系统却有很大的区别，无论是在知识表现模式上，还是在推理控制策略上均不 相同。 当知识工程理论渗透到机械工程领域中后，使设备故障诊断系统、机械设计系统都发 生了很大变化，由过程中心型、推理中心型的系统转向知识中心型的专家系统。同时由于 深知识的出现，使基于深知识的分析型故障诊断专家系统和合成型的机械设计专家系统能 利用同样的对象模型及有关知识分别进行诊断和设计，既保持各自的独立性，又互相进行 知识上的支援，上升为不同类型的专家系统相结合的综合专家系统。 1故障诊断专家系统 工厂设备日趋大型化、自动化，对可靠运行的要求日益严格。除了要求事后作故障分 析外，更需在线实时诊断和对潜在故障作出预测。因此不仅要运用概率论、统计学、可靠 性理论等，还越来越多地运用知识工程的基本理论。 1.1故障树(FT) 故障诊断的方法有多种，按诊断推理 的方向分，有FMEA法和FTA法。 A FMEA法是上行的方法，是从零部件的缺 陷、失效等不安全因素推论其对上层组 A 件、子系统乃至整个系统功能产生的影 3 响；FTA法是下行的方法，是从系统运行 D 的某种不正常现象追寻下层子系统、直至 零部件中何处有故障及产生故障的原因。 用这两种方法分析时通常用故障树(FT) 来表达系统各阶层构造间故障发生的因果 关系。图1是个故障树的简单例子。其中 图1故障树 A是顶事件，表示系统的异常，B、C、D Fig.1 Fault tree 作为中间事件表示子系统及组件的故障、而1、2、3、4则作为底事件表示零部件的制造 缺陷和失效。为了便于用演译法进行推理，各阶层间的因果关系用与门(AND gate)、或 门(OR gate)联结。故障树展示的结构关系数学上可用结构函数(x)表达： 若顶事件发生 x1yx’…x)= ‘0若顶事件不发生 其中，月为故障树底事件的数目，x1,x2’,Xm为描述底事件状态的布尔变量： 若第个底事件发生 x,= (i=1,2,…,n) 0若第个底事件不发生 图1所示的故障树构造可用结构函数表达为：中(x,x2x3x,)=x,+x,x4十x,x2 这是由所有最小割集，将顶事件A表示为各底事件积之和的最简布尔表达式。V o l . 1 5 N o . 2 故障诊 断 · 机械设计综合 专家系统 19 5 与 合成型 的系统却有很大 的 区别 , 无论是在知识表现模式 上 , 还是 在推理控制 策略上 均不 相 同 。 当知识工程理论渗透到 机械工 程领 域中后 , 使设备故障诊断系统 、 机械设计系统都发 生 了很大变 化 , 由过程 中心 型 、 推 理中心型 的系 统转 向知识中心 型的专 家 系统 。 同时 由于 深知识 的出现 , 使基于 深知识 的分析型 故 障诊断 专家系 统和合成 型的机 械设计专家系统能 利用 同样 的对象模型及有 关知识分 别进 行诊断和设计 , 既保持各 自的独 立性 , 又互相 进行 知 识 上 的支援 , 上升为 不 同类型 的专家系统相结合 的综 合专家系统 。 1 故障诊断专家系 统 工厂设备 日趋大型 化 、 自动化 , 对 可靠运行的要求 日益严 格 。 除 了要求事后 作故障分 析外 , 更需 在线 实时诊断和 对潜在 故 障作 出预测 。 因此不 仅要 运 用概率论 、 统计学 、 可靠 J 吐理论等 , 还越 来越多地运 用知识工程 的基本理论 。 1 . 1 故障树( F T ) 故 障诊断的 方法有多种 , 按诊断 推理 的 方 向 分 , 有 F M E A 法 和 F T A 法 。 F M E A 法 是上 行 的方 法 , 是从 零部 件 的缺 陷 、 失 效 等 不 安 全 因 素推 论其 对 上 层组 件 、 子 系 统 乃 至 整 个 系 统 功 能 产 生 的影 响 ; F T A 法是下行的 方法 , 是 从系统运 行 的某 种 不 正 常现 象追 寻 下层 子 系统 、 直至 零部 件 中 何处有故 障及 产 生 故障的 原 因 。 用 这 两 种 方法分析 时 通 常 用 故 障树 ( F T ) 来表 达 系 统各 阶层 构造间故 障发 生的 因果 关系 。 图 1 是个 故障树 的 简单例子 。 其中 A 是 顶事 件 , 表示系 统的异常 , B 、 C 、 D 作 为 中间事件 表 示 子 系统及组件 的故 障 , 而 1 图 1 故障树 F ig . l F a u l t tr e e 2 、 3 、 4 则作 为 底事 件表 示 零部 件 的制造 缺陷 和失效 。 为 了便于 用演译法进 行推 理 , 各阶层 间 的因果关系 用与 门 ( A N D g at e ) 、 或 门 ( O R g a t e ) 联结 。 故障树展 示的结构关系数学上 可 用结构 函 数 中(x) 表达 : 中( 二 1 , 二 2 , … … , · 。 ) 一 {; 其中 , 。 为故障树底事件 的数 目 , 若顶事件发生 若顶事件 不发 生 ` , , x Z , · · 一 x 。 为 描述底 事件 状态的布 尔 变量 : 若第i个底 事件发 生 ( i 一 l , 2 若第 i个底 事件不发 生 ù ù nI ! 1 2、 . e 、 X 一 图 1 所示 的故 障树构造 可用结构函数表达 为: 中 A (x , , x Z , x 3 , x 4 ) 一 x 。 十 x Z x 4 十 x ; * 2 这是 由所 有最小 割集 , 将顶 事件 A 表示 为各底 事件积之 和的最 简布尔表 达式