[发明专利]基于专家系统的压力机故障诊断系统

权利要求书

1.一种基于专家系统的压力机故障诊断系统，其特征在于包括：

人机接口，用于用户和故障诊断系统各模块之间进行信息交互；

知识库，分别与知识获取子系统、推理机、解释机相连，它包含所要解决问题领域中的事实和诊断规则；

综合数据库，分别与推理机、解释机相连，用于存储在故障诊断过程中的表达信息，包括初始状态、中间结论和最终结论；

知识获取子系统，领域专家、知识工程师将与故障相关的事实与诊断规则输入到知识库中；

推理机，根据当前的用户输入，调用知识库中的事实和诊断规则，按推理和冲突消解策略对故障现象进行推理，从而得出故障原因；

解释机，利用预制文本法对推理过程和推理得到的确定性结论做出解释；

所述知识获取子系统中，结合与故障相关的事实采用故障树分析法FTA和二元决策图BDD获取诊断规则，具体步骤如下：

步骤一：利用鱼骨图分析压力机的故障原因；

步骤二：根据鱼骨图，利用FTA建立压力机故障树；

步骤三：利用部件连接法从故障树中只有底事件作为输入的逻辑门事件开始分析，利用规则将故障树转化为BDD，具体规则如下：

a.与门在转换为BDD时，其输入要与它的每一个1分支相连；或门在转换为BDD时，其输入要与它的每一个0分支相连；

b.在两个BDD进行合并时，应将其中一个BDD作为主BDD，另一个作为次BDD；若这两个BDD是与门事件的输入，则将次BDD与主BDD的每一个1分支相连；若这两个BDD是或门事件的输入，则将次BDD与主BDD的每一个0分支相连；

c.若同一变量在一条路径上重复出现，则按以下规则处理：变量的状态定义为在一条路径上该变量首次出现的状态，若变量第二次出现在1分支上，则该变量由其1分支代替；若变量第二次出现在0分支，则该变量由其0分支代替；若变量在两分支上同时出现，则删除该变量；

d.合并相同的结点；

步骤四：给每一个底事件赋一个素数；

步骤五：遍历BDD中从根节点到叶节点为1的路径，路径上发生的底事件组合即为故障树的割集；

步骤六：将割集中的底事件对应的素数相乘，得到割集对应的素数积；

步骤七：将素数积按从小到大的顺序排列，并从第一个数开始依次除后面的数，若能整除，则该被除的数对应的割集不是最小割集；若不能整除，则该被除的数对应的割集是最小割集；

步骤八：将最小割集作为诊断规则的条件，结合故障树编写诊断规则。

2.根据权利要求1所述的基于专家系统的压力机故障诊断系统，其特征在于：所述知识库包括事实库、诊断规则库和解决方法库，诊断规则库包括规则条件表、规则结论表和规则表。

3.根据权利要求2所述的基于专家系统的压力机故障诊断系统，其特征在于：所述知识库中的诊断规则的基本形式为：IF P THEN Q，P是条件，Q是结论，含义为：如果条件发生，则结论发生。

4.根据权利要求1所述的基于专家系统的压力机故障诊断系统，其特征在于：所述推理机进行推理的具体步骤如下：

步骤一：用户通过人机接口输入故障现象；

步骤二：根据故障现象搜索知识库提出多个假设目标；

步骤三：从第一个假设目标开始，搜索知识库中规则结论与假设目标匹配的规则得到规则集S；

步骤四：若S为空，则通过人机接口询问假设是否为真，若假设为真，则输出故障信息，推理结束；若假设为假，则转到步骤三；

步骤五：若S不为空，则通过如下策略进行冲突求解：

a.利用公式计算顶事件的发生概率，式中，s为BDD中失效路径的个数，P(L_i)为路径L_i发生的概率，P(X_j)底事件X_j发生的概率，为底事件X_k不发生的概率，P(T)为顶事件T的发生概率；

b.利用公式计算最小割集的重要度，式中，n为最小割集Ci所含的底事件个数，P(X_i)为底事件X_i发生的概率，P(C_i)为最小割集C_i发生的概率，P(T)为顶事件发生的概率，为第i个最小割集的重要度；

c.根据最小割集的重要度给S中的规则赋予优先级，优先级最高者作为最优规则；

步骤六：将最优规则的条件作为新的假设目标，转到步骤三、步骤四和步骤五；

步骤七：若所有假设目标都被用户否定后，则显示无解，推理结束。