時間:2012-09-18 15:59:17來æºï¼šå®‰è·¯å¼· 陳韶鵬
一ã€ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)
近年來,網(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)(NCS)己æˆç‚ºå¸è¡“(shù)界和工æ¥(yè)ç•Œçš„ç ”ç©¶ç†±é»žä¹‹ä¸€ã€‚å°‡ç¶²(wÇŽng)絡集æˆåˆ°æŽ§åˆ¶ç³»çµ±(tÇ’ng)ä¸å–代傳統(tÇ’ng)的計算機控制系統(tÇ’ng)ä¸çš„點å°é»žé€£ç·šå…·æœ‰å¾ˆå¤šå„ª(yÅu)é»žï¼Œå¦‚ï¼šå¸ƒç·šæˆæœ¬çš„é™ä½Žï¼Œé›»çºœé‡é‡çš„æ¸›å°‘,安è£éŽç¨‹çš„簡化以åŠå¯é 性的æé«˜ç‰ã€‚ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)(NCS)便于實ç¾(xià n)系統(tÇ’ng)的診斷和ç¶è·ï¼ŒåŒæ™‚ä¹Ÿå¯æé«˜ç³»çµ±(tÇ’ng)的柔性。但是,在å饋控制回路ä¸åŠ å…¥é€šä¿¡ç¶²(wÇŽng)çµ¡çš„åŒæ™‚ï¼Œä¹Ÿå¢žåŠ äº†æŽ§åˆ¶ç³»çµ±(tÇ’ng)分æžå’Œè¨è¨ˆçš„å¾©é›œæ€§ã€‚å› æ¤ï¼Œç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)å¿…é ˆè§£æ±ºçš„é—œ(guÄn)éµå•題之一,就是在網(wÇŽng)絡帶寬有é™çš„æƒ…æ³ä¸‹å¦‚何ä¿è‰æŽ§åˆ¶ç³»çµ±(tÇ’ng)的實時性與穩(wÄ›n)定性。
(一)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的概述
圖1.1ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)çµ(jié)æ§‹(gòu)圖
ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)涵蓋了兩方é¢çš„å…§(nèi)容:系統(tÇ’ng)節(jié)點的分布化和控制回路的網(wÇŽng)絡化。而通éŽç¶²(wÇŽng)çµ¡å½¢æˆæŽ§åˆ¶å›žè·¯æ˜¯NCS最大的一個特點。網(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)çµ(jié)æ§‹(gòu)圖,見圖1.1。
(二)典型的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)
ç›®å‰æ‡‰ç”¨äºŽæŽ§åˆ¶é ˜(lÇng)域ä¸çš„ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)有ç¾(xià n)å ´ç¸½ç·šæŽ§åˆ¶ç³»çµ±(tÇ’ng)(FieldbusSystem)ã€å·¥æ¥(yè)以太網(wÇŽng)(IndustrialEthernet)控制系統(tÇ’ng)以åŠç„¡ç·šç¶²(wÇŽng)控制系統(tÇ’ng)(WirelessNCS)ç‰ã€‚典型網(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)çµ(jié)æ§‹(gòu)圖見圖1.2。分類:1.ç¾(xià n)å ´ç¸½ç·šæŽ§åˆ¶ç³»çµ±(tÇ’ng)ï¼›2.å·¥æ¥(yè)以太網(wÇŽng)(IE)控制系統(tÇ’ng)ï¼›3.無線局域網(wÇŽng)控制系統(tÇ’ng)。
圖1.2典型網(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)çš„çµ(jié)æ§‹(gòu)圖
(三)網(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)的基本å•題
一般控制系統(tÇ’ng)çš„ç ”ç©¶å…§(nèi)容,如控制算法ã€å¯é 性ã€å¯¦æ™‚性ã€äº’æ“作性ã€å®‰å…¨æ€§ç‰ä»ç„¶å±¬äºŽç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)çš„ç ”ç©¶å…§(nèi)容,但由于網(wÇŽng)絡技術(shù)的應用,呈ç¾(xià n)出新特性,便產(chÇŽn)生了新å•題,以下是網(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)的主è¦ç ”ç©¶å…§(nèi)容:1.控制時延;2.ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)體系çµ(jié)æ§‹(gòu)ï¼›3.ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)通信å”(xié)è°èˆ‡ä¼æ¥(yè)ä¿¡æ¯é›†æˆï¼›4.抖動;5.ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)的穩(wÄ›n)定性;6.ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)的控制算法與調(dià o)度優(yÅu)化方法;7.ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)的互æ“作性;8.ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)容錯控制;9.數(shù)據(jù)包丟失;10.數(shù)據(jù)包的時åºéŒ¯äº‚ï¼›11.çµ(jié)點驅(qÅ«)å‹•æ–¹å¼ï¼›12.ç¶²(wÇŽng)絡安全改進。
隨著控制系統(tÇ’ng)å‘大型化和網(wÇŽng)絡化發(fÄ)展,網(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)的故障診斷己æˆç‚ºä¸€å€‹æ–°çš„ç ”ç©¶èª²é¡Œã€‚åœ¨å·¥ç¨‹å¯¦ç¾(xià n)ä¸ï¼ŒNCSå°å®‰å…¨æ€§å’Œå¯é æ€§è¦æ±‚很高,如果æŸäº›å¾®å°æ•…éšœä¸èƒ½åŠæ™‚æŽ’å‡ºå°‡é€ æˆå·¨å¤§çš„ç½é›£å’Œæå¤±ã€‚
二ã€ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)的故障診斷技術(shù)
(一)故障診斷的基本概念與基本方法
1.基本概念
所謂故障診斷,就是利用被診斷系統(tÇ’ng)çš„å„種狀態(tà i)ä¿¡æ¯å’Œå·²æœ‰çš„å„種知è˜,進行信æ¯çš„ç¶œåˆè™•ç†,最終得到關(guÄn)于系統(tÇ’ng)é‹è¡Œå’Œæ•…障狀æ³ç¶œåˆè©•價的éŽç¨‹ã€‚其基本目標是確定診斷å°è±¡æœ‰ç„¡æ•…éšœ,若有,則進一æ¥ç¢ºå®šæ•…障的性質(zhì)ã€åŽŸå› ã€é¡žåž‹,以åŠç™¼(fÄ)生的部ä½ç‰ã€‚
2.基本方法
從ä¸åŒçš„角度出發(fÄ)有多種故障診斷分類方法,概括的講å¯ä»¥åˆ†ç‚ºå…©å¤§é¡žï¼šåŸºäºŽæ•¸(shù)叿¨¡åž‹çš„æ–¹æ³•和基于人工智能的方法。如圖2.1所示。
圖2.1故障診斷方法分類示æ„圖
ï¼ˆäºŒï¼‰æ•…éšœè¨ºæ–·æ–¹æ³•çš„ç ”ç©¶
1.基于數(shù)叿¨¡åž‹çš„æ–¹æ³•
⑴基于直接測é‡ç³»çµ±(tÇ’ng)輸入輸出åŠä¿¡è™Ÿè™•ç†çš„æ–¹æ³•
該診斷方法是直接測é‡è¢«è¨ºæ–·å°è±¡æœ‰é—œ(guÄn)的輸出é‡ï¼Œå¦‚果輸出超出æ£å¸¸è®ŠåŒ–范åœï¼Œå‰‡å¯ä»¥èªç‚ºå°è±¡å·²ç¶“(jÄ«ng)或?qÅ«)â’î€l(fÄ)生故障。這種方法簡單,但容易出ç¾(xià n)故障的誤判和æ¼åˆ¤ã€‚å¦ä¸€ç¨®è¼ƒç‚ºå¯è¡Œçš„æ–¹æ³•是用一定的數(shù)叿‰‹æ®µæè¿°è¼¸å‡ºåœ¨å¹…值ã€ç›¸ä½ã€é »çއåŠç›¸é—œ(guÄn)性上與故障æºä¹‹é–“çš„è¯(lián)系,通éŽåˆ†æžèˆ‡è™•ç†é€™äº›é‡ï¼Œä¾†åˆ¤æ–·æ•…障的ä½ç½®ã€‚常用的方法有èœåˆ†æžæ³•ã€æ¦‚率密度法ã€ç›¸é—œ(guÄn)åˆ†æžæ³•ç‰ã€‚
⑵基于狀態(tà i)估計的方法
被診斷éŽç¨‹çš„狀態(tà i),通éŽä¼°è¨ˆå‡ºç³»çµ±(tÇ’ng)的狀態(tà i)å¹¶çµ(jié)åˆé©ç•¶æ¨¡åž‹å‰‡å¯é€²è¡Œæ•…éšœè¨ºæ–·ã€‚é¦–å…ˆé‡æ§‹(gòu)被診斷éŽç¨‹çš„狀態(tà i),并構(gòu)æˆæ®˜å·®åºåˆ—,殘差åºåˆ—ä¸åŒ…å«å„種故障信æ¯ã€‚基于這個åºåˆ—ï¼Œé€šéŽæ§‹(gòu)é€ é©ç•¶?shù)哪Pç’â’‰æŽåª’y(tÇ’ng)計檢驗法,æ‰èƒ½æŠŠæ•…éšœå¾žä¸æª¢æ¸¬å‡ºä¾†å¹¶åšé€²ä¸€æ¥çš„分離ã€ä¼°è¨ˆå’Œæ±ºç–。狀態(tà i)估計的方法通常是狀態(tà i)è§€æ¸¬å™¨åŠæ¿¾æ³¢å™¨ã€‚é‡‡ç”¨é€™å€‹æ–¹æ³•çš„å‰ææ¢ä»¶æ˜¯ï¼šâ‘ éŽç¨‹æ•¸(shù)叿¨¡åž‹çŸ¥è˜ï¼ˆçµ(jié)æ§‹(gòu)åŠåƒæ•¸(shù));②噪è²çš„çµ±(tÇ’ng)計特å¾ï¼›â‘¢ç³»çµ±(tÇ’ng)å¯è§€æ¸¬æˆ–部分å¯è§€æ¸¬ï¼›â‘£æ–¹ç¨‹è§£æžæ‡‰æœ‰ä¸€å®šç²¾åº¦ï¼›â‘¤åœ¨è¨±å¤šå ´åˆä¸‹å°‡æ¨¡åž‹ç·šæ€§åŒ–å¹¶å‡è¨å¹²æ“¾ç‚ºç™½å™ªè²ã€‚
⑶基于éŽç¨‹åƒæ•¸(shù)估計的方法
æ¤æ–¹æ³•與基于狀態(tà i)估計的診斷方法ä¸åŒï¼Œå®ƒä¸éœ€è¦è¨ˆç®—殘差åºåˆ—ï¼Œè€Œæ˜¯æ ¹æ“š(jù)åƒæ•¸(shù)變化的統(tÇ’ng)計特性來檢測故障的發(fÄ)生,而åŽé€²è¡Œæ•…障分離ã€ä¼°è¨ˆå’Œåˆ†é¡žã€‚由于å¯ä»¥å»ºç«‹æ•…障與éŽç¨‹åƒæ•¸(shù)的精確è¯(lián)ç³»ï¼Œå› æ¤é€™ç¨®æ–¹æ³•比基于狀態(tà i)估計的方法更有利于分離故障。最å°äºŒä¹˜æ³•ç°¡å–®å¯¦ç”¨ï¼Œæ˜¯åƒæ•¸(shù)ä¼°è¨ˆçš„é¦–é¸æ–¹æ¡ˆã€‚é‡‡ç”¨æ¤æ–¹æ³•çš„å‰ææ¢ä»¶æ˜¯ï¼šâ‘ 需建立精確的數(shù)叿¨¡åž‹ï¼›â‘¡éœ€è¦æœ‰æ•ˆçš„åƒæ•¸(shù)估計方法;③被控éŽç¨‹çš„å……åˆ†æ¿€å‹µï¼›â‘£é¸æ“‡é©ç•¶?shù)倪^ç¨‹åƒæ•¸(shù);⑤必è¦çš„çµ±(tÇ’ng)è¨ˆæ±ºç–æ–¹æ³•。
基于數(shù)叿¨¡åž‹çš„æ•…障診斷方法,其優(yÅu)點是能深入系統(tÇ’ng)本質(zhì)的動態(tà i)性質(zhì)和實ç¾(xià n)實時診斷,缺點是當系統(tÇ’ng)模型未知ã€ä¸ç¢ºå®šæˆ–具有éžç·šæ€§æ™‚ï¼Œé€™ç¨®æ–¹æ³•ä¸æ˜“實ç¾(xià n)。
2.基于人工智能的方法
⑴基于專家系統(tǒng)(ES)的方法
基于專家系統(tÇ’ng)çš„è¨ºæ–·æ–¹æ³•æ˜¯æ•…éšœè¨ºæ–·é ˜(lÇng)åŸŸä¸æœ€ç‚ºå¼•人注目的發(fÄ)展方å‘ä¹‹ä¸€ï¼Œä¹Ÿæ˜¯ç ”ç©¶æœ€å¤šï¼Œæ‡‰ç”¨æœ€å»£çš„ä¸€é¡žæ™ºèƒ½è¨ºæ–·æŠ€è¡“(shù)。它大致經(jÄ«ng)æ·äº†å…©å€‹ç™¼(fÄ)展階段:基于淺知è˜ï¼ˆé ˜(lÇng)域?qÅ«)<业慕?jÄ«ng)驗知è˜ï¼‰çš„æ•…障診斷系統(tÇ’ng)和基于深知è˜ï¼ˆè¨ºæ–·å°è±¡çš„æ¨¡åž‹çŸ¥è˜ï¼‰çš„æ•…障診斷系統(tÇ’ng)。①基于淺知è˜çš„è¨ºæ–·æ–¹æ³•ã€‚æ·ºçŸ¥è˜æ˜¯æŒ‡é ˜(lÇng)域?qÅ«)<业慕?jÄ«ng)驗知è˜ã€‚æ¤è¨ºæ–·ç³»çµ±(tÇ’ng)é€šéŽæ¼”ç¹¹æŽ¨ç†æˆ–產(chÇŽn)ç”Ÿå¼æŽ¨ç†ä¾†ç²å–診斷çµ(jié)果,其目的是尋找一個故障集åˆä½¿ä¹‹èƒ½å°ä¸€å€‹çµ¦å®šçš„å¾å…†ï¼ˆåŒ…括å˜åœ¨çš„和缺å¸çš„)集åˆç”¢(chÇŽn)ç”Ÿçš„åŽŸå› åšå‡ºæœ€ä½³è§£é‡‹ã€‚æ¤æ–¹æ³•具有知è˜è¡¨é”ç›´è§€ã€å½¢å¼çµ±(tÇ’ng)ä¸€ã€æ¨¡å¡Šæ€§å¼·ã€æŽ¨ç†é€Ÿåº¦å¿«ç‰å„ª(yÅu)é»žï¼Œä½†ä¹Ÿå…·æœ‰è¼ƒå¤§çš„å±€é™æ€§ï¼Œå¦‚知è˜é›†ä¸å®Œå‚™ï¼Œå°æ²’有考慮到的å•題系統(tÇ’ng)容易陷入困境;å°è¨ºæ–·çµ(jié)果的解釋能力弱ç‰ã€‚②基于深知è˜çš„診斷方法。深知è˜å‰‡æ˜¯æŒ‡è¨ºæ–·å°è±¡çš„çµ(jié)æ§‹(gòu)ã€æ€§èƒ½å’ŒåŠŸèƒ½çš„çŸ¥è˜ã€‚æ¤è¨ºæ–·ç³»çµ±(tÇ’ng)è¦æ±‚å°è±¡çš„æ¯ä¸€å€‹ç’°(huán)節(jié)具有明確的輸入輸出表é”é—œ(guÄn)系,診斷時首先通éŽè¨ºæ–·å°è±¡å¯¦éš›è¼¸å‡ºèˆ‡æœŸæœ›è¼¸å‡ºä¹‹é–“çš„ä¸ä¸€è‡´ï¼Œç”Ÿæˆå¼•起這種ä¸ä¸€è‡´çš„åŽŸå› é›†åˆï¼Œç„¶åŽæ ¹æ“š(jù)診斷å°è±¡é ˜(lÇng)域ä¸çš„第一定律知è˜ï¼ˆå…·æœ‰æ˜Žç¢ºç§‘å¸ä¾æ“š(jù)的知è˜ï¼‰åŠå…¶ä»–å…§(nèi)部特定的約æŸé—œ(guÄn)系,采用一定的算法,找出å¯èƒ½çš„æ•…éšœæºã€‚這種方法具有知è˜ç²å–方便ã€ç¶è·ç°¡å–®ã€å®Œå‚™æ€§å¼·ç‰å„ª(yÅu)點,但æœç´¢ç©ºé–“大,推ç†é€Ÿåº¦æ…¢ã€‚近年來發(fÄ)展了基于經(jÄ«ng)驗知è˜å’Œæ¨¡åž‹çŸ¥è˜ç›¸çµ(jié)åˆçš„æ•…障診斷方法。③基于淺知è˜å’Œæ·±çŸ¥è˜çš„æ··åˆè¨ºæ–·æ–¹æ³•。å°äºŽå¾©é›œè¨å‚™ç³»çµ±(tÇ’ng)而言,無論單ç¨ä½¿ç”¨æ·ºçŸ¥è˜é‚„是深知è˜ï¼Œéƒ½é›£ä»¥å¾ˆå¥½åœ°å®Œæˆè¨ºæ–·ä»»å‹™ï¼Œåªæœ‰å°‡å…©è€…çµ(jié)åˆèµ·ä¾†ï¼Œæ‰èƒ½ä½¿è¨ºæ–·ç³»çµ±(tÇ’ng)的性能得到優(yÅu)åŒ–ã€‚å› æ¤ï¼Œç‚ºäº†ä½¿æ•…障智能診斷系統(tÇ’ng)具備與人類專家能力相近的知è˜ï¼Œç ”åˆ¶è€…åœ¨å»ºé€ æ™ºèƒ½è¨ºæ–·ç³»çµ±(tÇ’ng)時,越來越強調(dià o)ä¸åƒ…è¦é‡è¦–é ˜(lÇng)域?qÅ«)<业慕?jÄ«ng)驗知è˜ï¼Œæ›´è¦æ³¨é‡è¨ºæ–·å°è±¡çš„çµ(jié)æ§‹(gòu)ã€åŠŸèƒ½ã€åŽŸç†ç‰çŸ¥è˜ï¼Œç ”ç©¶çš„é‡é»žæ˜¯æ·ºçŸ¥è˜èˆ‡æ·±çŸ¥è˜çš„集æˆè¡¨ç¤ºæ–¹æ³•å’Œä½¿ç”¨æ–¹æ³•ã€‚äº‹å¯¦ä¸Šï¼Œä¸€å€‹é«˜æ°´å¹³çš„é ˜(lÇng)域?qÅ«)<以谶M行診斷å•題求解時,總是先將他具有的深知è˜å’Œæ·ºçŸ¥è˜çµ(jié)åˆèµ·ä¾†ï¼Œå®Œæˆè¨ºæ–·ä»»å‹™ã€‚一般優(yÅu)先使用淺知è˜ï¼Œæ‰¾åˆ°è¨ºæ–·å•é¡Œçš„è§£æˆ–è€…æ˜¯è¿‘ä¼¼è§£ï¼Œå¿…è¦æ™‚用深知è˜ç²å¾—診斷å•題的精確解。
專家系統(tÇ’ng)方法一直是基于知è˜çš„æ•…障診斷ä¸çš„ç ”ç©¶é‡é»žï¼Œç¶“(jÄ«ng)多年發(fÄ)展已比較æˆç†Ÿã€‚它ä¸éœ€è¦ä¸€å€‹äººé¡žå•題求解的精確匹é…ï¼Œè€Œèƒ½å¤ é€šéŽè¨ˆç®—機æä¾›ä¸€å€‹å¾©åˆ¶å•題求解的åˆç†æ¨¡åž‹ã€‚圖2.2是一個基于知è˜çš„專家系統(tÇ’ng)的工作模型,由知è˜åº«ã€å…¨å±€æ•¸(shù)據(jù)åº«ã€æŽ¨ç†æ©Ÿã€çŸ¥è˜ç²å–機制ã€è§£é‡‹æ©Ÿåˆ¶å’Œç”¨æˆ¶ç•Œé¢å…個部分組æˆã€‚分為專家系統(tÇ’ng)é‹è¡Œå’ŒçŸ¥è˜åº«ç®¡ç†å…©å€‹åŠŸèƒ½æ¨¡å¡Šã€‚å°ˆå®¶ç³»çµ±(tÇ’ng)é‹è¡Œæ¨¡å¡Šç”¨ä¾†å¯¦ç¾(xià n)基于知è˜çš„æ•…障診斷和故障碼的速查。知è˜åº«ç®¡ç†æ¨¡å¡Šç”¨ä¾†å¯¦ç¾(xià n)推ç†è¦(guÄ«)則和故障碼的錄入ã€å˜å„²ã€æ ¡é©—以åŠçŸ¥è˜åº«çš„轉(zhuÇŽn)æ›ã€‚
圖2.2基于知è˜çš„專家系統(tÇ’ng)工作模型
⑵基于案例的診斷方法
æ¤æ–¹æ³•能通éŽä¿®è¨‚相似å•題的æˆåŠŸçµ(jié)果來求解新å•題。它能通éŽå°‡ç²å¾—新知è˜ä½œç‚ºæ¡ˆä¾‹ä¾†é€²è¡Œå¸ç¿’,ä¸éœ€è¦è©³ç´°åœ°è¨ºæ–·å°è±¡æ¨¡åž‹ã€‚åœ¨é€™ç¨®æŽ¨ç†æ–¹æ³•ä¸ï¼Œä¸»è¦åŒ…括:案例表é”å’Œç´¢å¼•ã€æ¡ˆä¾‹çš„æª¢ç´¢ã€æ¡ˆä¾‹çš„修訂ã€å¾žå¤±æ•—ä¸å¸ç¿’ç‰ã€‚æ¤æ–¹æ³•çš„åŽŸç†æ˜¯ï¼Œå°äºŽæ‰€è¨ºæ–·çš„å°è±¡ï¼Œæ ¹æ“š(jù)其特å¾å¾žæ¡ˆä¾‹åº«ä¸æª¢ç´¢å‡ºèˆ‡è©²å°è±¡çš„診斷å•題最相似匹é…的案例,然åŽå°è©²æ¡ˆä¾‹çš„診斷çµ(jié)果進行修訂作為該å°è±¡çš„診斷çµ(jié)æžœã€‚æ¤æ–¹æ³•é©ç”¨äºŽé ˜(lÇng)域定ç†é›£ä»¥è¡¨ç¤ºæˆè¦(guÄ«)則形å¼ï¼Œè€Œæ˜“è¡¨ç¤ºæˆæ¡ˆä¾‹å½¢å¼å¹¶ä¸”已經(jÄ«ng)ç©ç´¯äº†è±å¯Œçš„æ¡ˆä¾‹çš„é ˜(lÇng)åŸŸã€‚å®ƒçš„å±€é™æ€§æ˜¯ï¼šå‚³çµ±(tÇ’ng)的方法難以表示案例之間的è¯(lián)系;å°äºŽå¤§åž‹æ¡ˆä¾‹åº«é€²è¡Œæª¢ç´¢éžå¸¸è²»æ™‚ï¼Œå¹¶ä¸”é›£ä»¥æ±ºå®šæ‡‰é¸æ“‡é‚£äº›ç™¥ç‹€åŠå®ƒå€‘的權(quán)é‡ï¼›æ¤æ–¹æ³•é›£ä»¥è™•ç†æ¡ˆä¾‹ä¿®è¨‚時的一致性檢索,難以å°è¨ºæ–·çµ(jié)æžœåŠ ä»¥è§£é‡‹ã€‚
⑶基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)的方法
神經(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)çµ¡åœ¨æ•…éšœè¨ºæ–·é ˜(lÇng)åŸŸçš„æ‡‰ç”¨ç ”ç©¶ä¸»è¦é›†ä¸åœ¨å…©å€‹æ–¹é¢ï¼šä¸€æ˜¯å¾žæ¨¡å¼è˜åˆ¥çš„角度,應用神經(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡作為分類器進行故障診斷;二是將神經(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡與其他診斷方法相çµ(jié)åˆè€Œå½¢æˆçš„å¾©åˆæ•…障診斷方法。
人工神經(jÄ«ng)元網(wÇŽng)çµ¡ç”¨äºŽæ•…éšœè¨ºæ–·ä¸»è¦æœ‰å››ç¨®æ–¹å¼ï¼šâ‘ 用神經(jÄ«ng)元網(wÇŽng)絡產(chÇŽn)生殘差;②用神經(jÄ«ng)元網(wÇŽng)絡評價殘差;③用神經(jÄ«ng)元網(wÇŽng)絡åšé€²ä¸€æ¥è¨ºæ–·ï¼›â‘£ç”¨ç¥žç¶“(jÄ«ng)元網(wÇŽng)çµ¡ä½œè‡ªé©æ‡‰èª¤å·®è£œå„Ÿã€‚把模糊數(shù)å¸èˆ‡ç¥žç¶“(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡相çµ(jié)åˆï¼Œå¯ä»¥åœ¨ç¥žç¶“(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡框架下引入定性知è˜ï¼Œèƒ½å¾—åˆ°æ›´å¥½çš„è¨ºæ–·æ€§èƒ½ï¼Œå…·æœ‰å·¨å¤§çš„æ‡‰ç”¨å‰æ™¯ã€‚è¯(lián)åˆå¤šå€‹ç¥žç¶“(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡的診斷方法能æé«˜æ•…障診斷的å¯é æ€§ã€‚å› ç‚ºç¥žç¶“(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡å˜åœ¨è«¸å¦‚:訓練樣本ç²å–困難ã€ç¶²(wÇŽng)絡權(quán)å€¼è¡¨é”æ–¹å¼é›£ä»¥ç†è§£ã€å¿½è¦–äº†é ˜(lÇng)域?qÅ«)<业慕?jÄ«ng)驗知è˜ç‰å•題,所以通éŽèˆ‡åŸºäºŽæ¨¡åž‹çš„æ–¹æ³•ã€å°ˆå®¶ç³»çµ±(tÇ’ng)ã€ä¿¡æ¯èžåˆç‰ç†è«–相çµ(jié)åˆï¼Œå¯ä»¥å½Œè£œå…¶ä¸è¶³ã€‚
神經(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡是由大é‡çš„神經(jÄ«ng)元廣泛互連而æˆçš„ç¶²(wÇŽng)çµ¡ã€‚æ ¹æ“š(jù)連接方å¼ä¸åŒï¼Œå¯åˆ†ç‚ºå…©å¤§é¡žï¼šæ²’有å饋的å‰å‘ç¶²(wÇŽng)絡和相互çµ(jié)åˆåž‹ç¶²(wÇŽng)絡。ANN的工作éŽç¨‹æœ‰å…©å€‹éšŽæ®µçµ„æˆã€‚一個是å¸ç¿’æœŸï¼ˆè‡ªé©æ‡‰æœŸæˆ–è¨è¨ˆæœŸï¼‰ï¼Œæ¤æ™‚å„計算單元狀態(tà i)ä¸è®Šï¼Œå„連接權(quán)值å¯ä¿®æ”¹ï¼ˆé€šéŽå¸ç¿’樣本或其它方法)。å¦ä¸€å€‹éšŽæ®µæ˜¯å·¥ä½œæœŸï¼Œæ¤æ™‚å„連接權(quán)值固定,計算單元的狀態(tà i)變化,以求é”到穩(wÄ›n)定狀態(tà i)。神經(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡的優(yÅu)點是,具有復雜多模å¼åŠé€²è¡Œè¯(lián)æƒ³ã€æŽ¨ç†å’Œè¨˜æ†¶åŠŸèƒ½ã€‚ç›®å‰æœ‰äº”種常用于故障診斷的神經(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡模型種類,如圖2.6所示。文ç»[10]å°é€™äº”種模型作了詳細介紹。
圖2.65種常用于故障診斷的神經(jīng)網(wǎng)絡模型
⑷基于模糊數(shù)å¸çš„æ–¹æ³•
æ¤æ–¹æ³•ä¸éœ€è¦å»ºç«‹ç²¾ç¢ºçš„æ•¸(shù)叿¨¡åž‹ï¼Œé©ç•¶?shù)剡\用隸屬函數(shù)和模糊è¦(guÄ«)則,進行模糊推ç†å°±å¯ä»¥å¯¦ç¾(xià n)模糊診斷的智能化。但å°äºŽå¾©é›œçš„診斷系統(tÇ’ng),è¦å»ºç«‹æ£ç¢ºçš„æ¨¡ç³Šè¦(guÄ«)則和隸屬函數(shù)是éžå¸¸å›°é›£çš„,而且è¦èŠ±è²»å¾ˆé•·çš„æ™‚é–“ã€‚å°äºŽæ›´å¤§çš„æ¨¡ç³Šè¦(guÄ«)則和隸屬函數(shù)集åˆè€Œè¨€ï¼Œé›£ä»¥æ‰¾å‡ºè¦(guÄ«)則與è¦(guÄ«)則之間的關(guÄn)系,也就是說è¦(guÄ«)則有“組åˆçˆ†ç‚¸”ç¾(xià n)象發(fÄ)生。å¦å¤–由于系統(tÇ’ng)的復雜性ã€è€¦åˆæ€§ï¼Œç”±æ™‚域ã€é »åŸŸç‰¹å¾ç©ºé–“至故障模å¼ç‰¹å¾ç©ºé–“çš„æ˜ å°„é—œ(guÄn)系往往å˜åœ¨è‘—較強的éžç·šæ€§ï¼Œé€™æ™‚隸屬函數(shù)形狀ä¸è¦(guÄ«)則,åªèƒ½ç”¨è¦(guÄ«)èŒƒçš„åŠ ä»¥ä»£æ›¿è™•ç†ï¼Œå¾žè€Œä½¿å¾—éžç·šæ€§ç³»çµ±(tÇ’ng)的診斷çµ(jié)æžœä¸å¤ ç†æƒ³ã€‚
⑸基于故障樹的方法
æ•…éšœæ¨¹æ–¹æ³•æ˜¯ç”±è¨ˆç®—æ©Ÿä¾æ“š(jù)æ•…éšœèˆ‡åŽŸå› çš„å…ˆé©—çŸ¥è˜å’Œæ•…障率知è˜è‡ªå‹•è¼”åŠ©ç”Ÿæˆæ•…éšœæ¨¹ï¼Œå¹¶è‡ªå‹•ç”Ÿæˆæ•…障樹的æœç´¢éŽç¨‹ã€‚診斷éŽç¨‹å¾žç³»çµ±(tÇ’ng)çš„æŸä¸€å€‹æ•…éšœé–‹å§‹ï¼Œæ²¿è‘—æ•…éšœæ¨¹ä¸æ–·æå•而é€ç´šæ§‹(gòu)æˆä¸€å€‹éžæŽ¥æ•…障樹,通éŽå°æ¤æ•…障樹的啟發(fÄ)弿œç´¢ï¼Œæœ€çµ‚æŸ¥è™•æ•…éšœçš„æ ¹æœ¬åŽŸå› ã€‚
ä¸‰ã€æ•…障智能診斷發(fÄ)展的ç¾(xià n)ç‹€
故障智能診斷系統(tÇ’ng)的發(fÄ)展æ·å²é›–ç„¶çŸæš«ï¼Œä½†åœ¨é›»è·¯èˆ‡æ•¸(shù)å—é›»åè¨å‚™ã€æ©Ÿé›»è¨å‚™ã€è»äº‹è¨å‚™ç‰æ–¹é¢å·²å–得了令人矚目的æˆå°±ã€‚
在20世紀80年代,故障智能診斷系統(tÇ’ng)被èªç‚ºæ˜¯è¨ºæ–·æŠ€è¡“(shù)çš„é‡è¦ç™¼(fÄ)展方å‘ï¼Œé€™æ˜¯å› ç‚ºï¼Œä¸€æ–¹é¢æ•…障智能診斷具有傳統(tÇ’ng)診斷方法無法比擬的優(yÅu)點,å¦ä¸€æ–¹é¢ï¼Œå¾©é›œçš„è¨å‚™è¨ºæ–·åœ¨å¾ˆå¤§ç¨‹åº¦ä¸Šéœ€è¦ä¾è³´å°ˆå®¶çš„ç¶“(jÄ«ng)驗知è˜ã€‚å› æ¤åœ‹å…§(nèi)外專家å¸è€…陸續(xù)開發(fÄ)了一大批基于知è˜çš„æ•…障診斷系統(tÇ’ng),å„種診斷方法和技術(shù)也在診斷系統(tÇ’ng)ä¸å¾—到了應用。但從已å–å¾—çš„ç ”ç©¶æˆæžœä¾†çœ‹ï¼Œç›®å‰çš„æ•…障智能診斷系統(tÇ’ng)é‚„å˜åœ¨è¨±å¤šå°šéœ€é€²ä¸€æ¥è§£æ±ºçš„å•題。下é¢å¾žè¨ºæ–·çŸ¥è˜çš„角度給予分æžï¼šâ‘ 知è˜åº«é¾å¤§ï¼›â‘¡è§£æ±ºå•é¡Œèƒ½åŠ›çš„å±€é™æ€§ï¼›â‘¢æ·±ã€æ·ºçŸ¥è˜çµ(jié)åˆèƒ½åŠ›å·®ï¼›â‘£è‡ªå‹•ç²å–知è˜èƒ½åŠ›å·®ï¼›â‘¤å®¹éŒ¯èƒ½åŠ›å·®ï¼›â‘¥å°ä¸ç¢ºå®šæ€§çŸ¥è˜çš„處ç†èƒ½åŠ›å·®ã€‚
總之,故障智能診斷系統(tÇ’ng)無論在ç†è«–上還是在系統(tÇ’ng)開發(fÄ)æ–¹é¢éƒ½å·²å–得了很大進æ¥ï¼Œä½†çœŸæ£æŠ•入使用并且功能完善的系統(tÇ’ng)å¹¶ä¸å¤šï¼Œå¤§å¤šæ•¸(shù)ç ”ç©¶æˆæžœä»ç„¶åœç•™åœ¨å¯¦é©—å®¤éšŽæ®µã€‚é€ æˆé€™ç¨®ç†è«–與實è¸è„«ç¯€(jié)有兩個方é¢çš„åŽŸå› ï¼Œä¸€æ–¹é¢æ˜¯ç”±ç†è«–ç ”ç©¶æ‰€é™å®šçš„æ¢ä»¶èˆ‡å¯¦éš›æ‡‰ç”¨æ™‚çš„æƒ…æ³ç›¸å·®ç”šé ,å¦ä¸€æ–¹é¢æ˜¯ç”±äºŽå°è¨ºæ–·å°è±¡ç¼ºä¹æ·±åˆ»çš„èªè˜å’Œç ”究,而且作為人工智能技術(shù)本身也有待進一æ¥ç™¼(fÄ)展和完善。
å››ã€æ•…障智能診斷系統(tÇ’ng)的發(fÄ)展趨勢
隨著知è˜å·¥ç¨‹çš„發(fÄ)å±•ä»¥åŠæ•¸(shù)據(jù)庫ã€ç¥žç¶“(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)çµ¡ç‰æŠ€è¡“(shù)的日新月異,必然引起故障智能診斷系統(tÇ’ng)的在å„個方é¢çš„䏿–·ç™¼(fÄ)展。其發(fÄ)å±•è¶¨å‹¢å¯æ¦‚括為以下幾點:1多種知è˜è¡¨ç¤ºæ–¹æ³•çš„çµ(jié)åˆï¼›2ç¶“(jÄ«ng)驗知è˜èˆ‡åŽŸç†çŸ¥è˜çš„緊密çµ(jié)åˆï¼›3診斷系統(tÇ’ng)與神經(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡的çµ(jié)åˆ
五ã€çµ(jié)è«–
本論文系統(tÇ’ng)而深入的討論了ANNå’ŒES。到目å‰ç‚ºæ¢ï¼Œé€™å…©ç¨®æ–¹æ³•åŸºæœ¬ä¸Šé‚„æ˜¯åˆ†é–‹ç ”ç©¶çš„ï¼Œä¸è«–哪種方法實ç¾(xià n)的系統(tÇ’ng)éƒ½æ˜¯æœ‰å±€é™æ€§çš„ï¼Œå…©ç¨®æ–¹æ³•å„æœ‰æ‰€é•·ï¼Œå‚³çµ±(tÇ’ng)çš„ES擅長模擬人類的é‚輯æ€ç¶ï¼Œè€ŒANN方法擅長模擬人類的形象æ€ç¶ï¼Œå…©ç¨®æ–¹æ³•ç¶œåˆåœ¨ä¸€èµ·ç ”究則是模擬智能必然的é“路。
ANNå’ŒES相çµ(jié)åˆçš„神經(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡專家系統(tÇ’ng),其å¯é 見的優(yÅu)點是:它ä¸ä½†å…·æœ‰é«˜åº¦å¹¶è¡ŒåŠå®¹éŒ¯æ€§ã€å¯¦æ™‚æ€§å’Œè‡ªé©æ‡‰æ€§ï¼Œé‚„具有自組織ã€è‡ªå¸ç¿’ã€è¯(lián)想記憶以åŠåœ¨å·¥ä½œä¸ä¸æ–·å‰µ(chuà ng)æ–°ç‰åŠŸèƒ½ã€‚ç¸½ä¹‹ï¼Œç¥žç¶“(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡專家系統(tÇ’ng)具有很大的潛力。未來智能計算機å¯èƒ½å°±æ˜¯é€™å…©è€…æœ‰æ©Ÿçš„ã€æœ€ä½³çš„çµ(jié)åˆï¼ŒES或知è˜å·¥ç¨‹å°‡æ›´é€²ä¸€æ¥æ²¿è‘—這æ¢é“è·¯å‘縱深發(fÄ)展。å¯ä»¥é 言,ANNå’ŒESçš„æˆåŠŸçµ(jié)åˆå°‡æŽ¨å‹•故障診斷系統(tÇ’ng)æ–¹æ³•çš„ç ”ç©¶é€²å…¥ä¸€å€‹æ–°çš„æ™‚æœŸï¼Œä¹Ÿå°‡ç‚ºå…¶åœ¨å¾©é›œé›»åè£å‚™ç³»çµ±(tÇ’ng)ä¸çš„æ‡‰ç”¨æä¾›æ–°çš„é ˜(lÇng)域。
åƒè€ƒæ–‡ç»ï¼š
â‘´èšæ°‘.控制系統(tÇ’ng)故障檢測與診斷技術(shù)åŠå…¶å¯é 性å•é¡Œçš„ç ”ç©¶.
⑵張çµ(jié)斌,文代剛,基于工Internet/Intranet分布å¼ç¶²(wÇŽng)絡控制系統(tÇ’ng)的實ç¾(xià n)
â‘¶å¼µè˜è¶Šï¼Œèžæ–°ï¼Œå‘¨éœ².國內(nèi)控制系統(tÇ’ng)故障診斷技術(shù)çš„ç¾(xià n)狀與發(fÄ)展.ç«åŠ›æŒ‡æ®æŽ§åˆ¶
â‘·èžæ–°.故障系統(tÇ’ng)的智能容錯控制ç†è«–ç ”ç©¶åŠæ‡‰ç”¨.哈爾濱工æ¥(yè)大å¸åšå£«å¸ä½è«–æ–‡
â‘¸ç„¦æŽæˆ.神經(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡系統(tÇ’ng)ç†è«–
⑹楊士元.數(shù)å¸ç³»çµ±(tÇ’ng)的故障診斷與å¯é 性è¨è¨ˆ.北京:清è¯å¤§å¸å‡ºç‰ˆç¤¾
⑺虞和濟.故障診斷的基本知è˜.北京:冶金工æ¥(yè)出版社
⑻關(guÄn)æƒ çŽ²ï¼ŒçŽ‹å‰.模糊神經(jÄ«ng)ç¶²(wÇŽng)絡故障診斷專家系統(tÇ’ng).é„å·žå·¥æ¥(yè)大å¸å¸å ±
⑼å³ä»ŠåŸ¹ï¼Œè‚–建è¯.故障診斷專家系統(tÇ’ng)得一種新è¨è¨ˆæ–¹æ¡ˆï¼ŒæŒ¯å‹•ã€æ¸¬è©¦èˆ‡è¨ºæ–·
â‘½å‘¨è¯æ±ç‰.故障檢測與診斷技術(shù).控制ç†è«–與應用
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