挖掘機連續(xù)開采工藝集中監(jiān)視調(diào)度系統(tǒng)改造方案

1、挖掘機連續(xù)開采工藝集中監(jiān)視調(diào)度系統(tǒng)改造方案 摘 要：分析裝載機的故障知識的特點，就裝載機的故障知識表示問題進行了討論，提出采用產(chǎn)生式的規(guī)則形式來表達知識。將規(guī)則分成一級規(guī)則和二級規(guī)則，討論了對兩類規(guī)則的獲取。特別針對二級規(guī)則，提出了采用基于粗糙集理論的知識獲取，可形成包含多個約簡信息的可容錯的二級混合規(guī)則庫，用作后續(xù)故障診斷的知識庫。給出了整個故障診斷的流程。關(guān)鍵詞：故障診斷;知識獲取;推理;裝載機 1 裝載機故障知識總結(jié)1.1 故障知識的特點一般來講裝載機診斷系統(tǒng)的知識主要來源于維修領(lǐng)域?qū)＜覍ρb載機結(jié)構(gòu)、功能的分析研究,故障機理的分析和故障特征的提取。對于不同的維修人員，往往根據(jù)自己以往的診

2、斷經(jīng)驗而形成不同的認識和診斷的先后步驟，因此裝載機故障診斷的經(jīng)驗知識具有如下特點：載機故障診斷知識是維修專家經(jīng)過長期的維修實踐之后的經(jīng)驗總結(jié)，知識之間具有很強的耦合關(guān)系，不能形成很好的體系。由于對這種知識常常缺乏本質(zhì)性的認識，在很多情況下即使專家本人也難以清楚地表達出來.經(jīng)驗知識往往采用自然語言描述，無法精確量化和進行有效的計算.信息參數(shù)的獲得受檢驗手段的限制，一部分的信息需要通過人的感觀器官來獲得(稱之為故障現(xiàn)象)，因而具有很強的主觀性，不同的人可能做出不同的判斷.工況運行條件變化導(dǎo)致癥狀的變化，使診斷知識具有一定的動態(tài)特性,多種隱含故障的癥狀交叉、相互干擾，呈現(xiàn)多個特征。1.2 故障知識的

3、表示由于對于不同的診斷領(lǐng)域，在智能診斷問題的描述、診斷信息的類型與獲取等諸方面的不同因素，往往導(dǎo)致對于一個領(lǐng)域、一類設(shè)備非常有效的知識表示方法，對于另一個領(lǐng)域、另一類設(shè)備則可能完全不適用。選擇一種適當(dāng)?shù)闹R表示方法往往能夠使整個診斷系統(tǒng)的知識更為清楚、更有條理、易于維護，更能準(zhǔn)確地模擬人類專家實際故障診斷的思維和方法，從而使推理機能更簡潔、快速的方法得出問題的解。 裝載機知識的分類從知識的作用范圍來劃分，知識可分為：常識性知識和領(lǐng)域性知識。常識性知識是通用性的知識，即問題領(lǐng)域的事實、定理、方法和操作等常識性知識及原理性知識;領(lǐng)域性知識是專家在長期的領(lǐng)域研究和處理領(lǐng)域問題的過程中，實踐經(jīng)驗的概括

4、和總結(jié)，它來源于專家的實踐又指導(dǎo)著專家的實踐，是專業(yè)性知識。從知識的作用及表示來劃分，知識可分為：描述性知識、過程性知識、控制性知識。描述性知識用于描述領(lǐng)域內(nèi)的有關(guān)概念、事實、事物的屬性等。例如裝載機的部位知識、傳感器知識、標(biāo)準(zhǔn)值知識、故障對策知識、診斷原因(結(jié)果)知識等;過程性知識主要是表示描述性知識的特性及它們之間的相互聯(lián)系，用于指出如何處理與問題相關(guān)的信息以求得問題的解。過程性知識一般是由領(lǐng)域內(nèi)的規(guī)則、定理及經(jīng)驗構(gòu)成。 裝載機知識的表示基于前面分析的裝載機故障診斷知識的特點，知識庫里的所有過程性知識的表示形式都采用產(chǎn)生式知識表示方法。產(chǎn)生式知識表示法用“IF條件THEN結(jié)論”的規(guī)則形式捕

5、獲人類問題求解的行為特征，并通過認識-行動的循環(huán)過程求解問題。它具有直觀、自然的優(yōu)點，比較符合人類的邏輯思維規(guī)律，容易理解，易于表達。產(chǎn)生式表示法的基本形式：產(chǎn)生式通常用于表示具有因果關(guān)系的知識，其基本形式是：pQ或者：IF PTHENQ其中，P是產(chǎn)生式的前提，如前提、狀態(tài)、原因等，是用于指出該產(chǎn)生式是否可用的條件;Q代表結(jié)果，如結(jié)論、動作、后果等，用于指出當(dāng)前提P所指示的條件被滿足時，應(yīng)該得出的結(jié)論或應(yīng)該執(zhí)行的操作。整個產(chǎn)生式的含義是：如果前提P被滿足，則可推出結(jié)論Q或執(zhí)行Q所規(guī)定的操作。裝載機診斷規(guī)則的分類：推理機通過將故障征兆信息和知識庫中的規(guī)則知識匹配來進行故障診斷，本文所使用的規(guī)則可

6、分為兩級：一級規(guī)則是用來縮小搜索范圍，定位相應(yīng)的二級規(guī)則知識的診斷知識;一級規(guī)則是一種控制性的知識，表述推理機在故障診斷推理過程中對二級規(guī)則知識庫搜索、故障診斷起控制作用的規(guī)則。該規(guī)則是在取得故障現(xiàn)象后縮小知識的搜索范圍，指導(dǎo)二級知識搜索過程的規(guī)則。此類規(guī)則用于實現(xiàn)對問題的近似求解，二級規(guī)則是通過粗糙集理論從故障樣本中提取出來的可容錯的診斷知識。通過基于粗糙集理論進行學(xué)習(xí)、提取所得到的一種規(guī)則，是用來與發(fā)生故障時收到的故障征兆信息作匹配，對故障原因進行確認，對診斷問題進行精確求解。如有這樣一條規(guī)則：如果開關(guān)量1開，開關(guān)量2開，報警量1報警，狀態(tài)量2正常，則故障原因為原因1。2 裝載機故障診斷知

7、識的獲取針對一級、二級規(guī)則的不同特點，筆者提出了人工知識獲取與自動知識獲取相結(jié)合的方法來進行裝載機診斷知識的分層獲取。2.1 一級規(guī)則知識裝載機具有復(fù)雜化、模塊化的特點，按照一定層次結(jié)構(gòu)組成。故障也就表現(xiàn)出層次性，同時在一定的范圍內(nèi)又存在關(guān)聯(lián)性。按照常規(guī)的系統(tǒng)分類方法，可以將整個裝載機分為發(fā)動機、制動系統(tǒng)、液壓工作系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等幾大系統(tǒng)。然后對系統(tǒng)又可以進一步的劃分，即表現(xiàn)為層次結(jié)構(gòu)。進一步深入分析裝載機的常見故障分類，不難發(fā)現(xiàn)組成裝載機的各個子系統(tǒng)的許多零部件(如工作泵、轉(zhuǎn)向泵等)，它們之間往往存在著耦合，甚至是有機的一體，即表現(xiàn)為關(guān)聯(lián)性。對于同一故障現(xiàn)象，導(dǎo)致其發(fā)生的原因可能很多。而同樣

8、一個零部件的損壞在不同的操作工況環(huán)境下也可能表現(xiàn)出不同的故障現(xiàn)象，這樣就使得故障現(xiàn)象與故障原因之間形成了一種的復(fù)雜的網(wǎng)狀關(guān)系。筆者采用層層分解的辦法來進行一級規(guī)則的人工獲取。該方法首先從整機結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)作出劃分(如表1所示)，然后再在各功能模塊的基礎(chǔ)上找出各種可能的故障現(xiàn)象，最后針對各個部位的每種故障現(xiàn)象就可以得出各種可能的原因，由此形成一級的規(guī)則知識。對于一級規(guī)則知識在不影響表達的情況下用表2的方式來表示：該方法很符合人類專家的診斷習(xí)慣。診斷專家在進行裝載機的故障診斷時，總是先碰上故障現(xiàn)象(可以被人直接感受到的故障征兆)，得出各種可能的故障原因，然后再通過自己的經(jīng)驗，輔之以各種必要的檢測，

9、對存在的故障原因進行確認，依次逐步進行。一級規(guī)則即是模擬診斷專家的這種診斷方式得到的，充分地考慮了維修人員的維修習(xí)慣。在一級規(guī)則的基礎(chǔ)上筆者再進行二級規(guī)則知識決策樣例的收集，這樣既簡化了決策表的知識約簡，又充分使得推理時對規(guī)則知識的應(yīng)用更加方便、高效。2.2 二級規(guī)則知識對于裝載機二級規(guī)則的知識獲取可以歸結(jié)為如下的步驟：(1)解裝載機的組成構(gòu)造和工作原理，在一級規(guī)則知識的基礎(chǔ)上構(gòu)造決策表的決策屬性;(2)樣例屬性參數(shù)的選取。裝載機的工況信息很多，不可能全部選取;(3)創(chuàng)建相關(guān)的目標(biāo)數(shù)據(jù)集(原始樣例庫)，即需要知識獲取的數(shù)據(jù)樣本;(4)使用前面描述的約簡算法對數(shù)據(jù)約簡，包括屬性約簡和值約簡;(5)混合規(guī)則知識庫的生成。對各個約簡表進行混合，生成的規(guī)則經(jīng)專家評估檢查后存入知識庫中。粗糙集理論自動獲取二級規(guī)則的流程如圖1所示：3 故障診斷推理利用前面生成的一級規(guī)則、混合二級規(guī)則庫，就可以利用其來進行診斷。采用基于正向反向混合推理的方法，首先由用戶輸入要診斷的部位、故障現(xiàn)象得到所有可能的故障原因集;然后針對故障原因集中的每個故障原因?qū)@得的故障征兆與混合二級規(guī)則庫進行匹配確認，匹配成功加入輸出結(jié)果集中。當(dāng)故障原因集為非空時輸出診斷結(jié)果集，診斷結(jié)束。故障診斷的流程