71故障诊断专家系统故 Nhomakorabea诊断专家系统
一、专家系统概述
1. 定义：能以人类专家级水平进行故障诊断的智 能计算机程序。
2. 发展专家系统的必要性
3.
1）知识结构的需要
4.
2）故障诊断应用上的需要
5. 系统复杂性及故障复杂性所决定
6. 3. 专家系统所能解决的问题
7. 机械系统诊断中的复杂问题；能达到专家水 平
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二、知识库
1. 定义：专家知识、经验及书本知识的存储器
2. 知识表示
1）对知识表示的基本要求（三个基本要求） ①表示方案应便于知识的修改和扩充； ②表示方案应尽量简单易懂； ③ 表示方法应清晰明确。因为专家系统的建造过程是一
个不断扩充和完善的过程，因此，便于修改和扩充的 知识表示方案对专家系统来说是非常重要的，它直接 关系到专家系统的成败。实现这一要求的有效手段是 把知识与使用知识伪程序相分离，即把知识库和推理 机相分离。
综合数据库(GlobalDatabase)和
规则解释器
规则解释器(RuleInterpreter)这
三个基本部分组成；
综合数据库 规则库
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人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。
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(9) 控制型(Control)专家系统 这类系统能自动控 制系统的全部行为，通常用手生产过程的实时控 制，如维持钻机最佳钻探流特征的MUD系统、 MVS操作系统的监督控制系统YES／MVS等。
(10) 教育型(1nstruction)专家系统 这类系统能诊 断并纠正学生的行为，主要用于教学和培训，多 为诊断型和调试型的结合体，如GUIDON和 STEAMER等。
联轴器问题
……
……
注：与事故树类似
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2. 产生式表示的优缺点 3. 优点: 4. ① 模块化 ； 5. ② 自然性 ； ③ 一致性。 主要缺点： ① 推理效率低 ； ② 非通用性； ③ 依赖于已有的经验。
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3.不确定知识表示 1）随机性知识 2）模糊性知识 3）未确知性知识
1.神经元结构模型
x2 w2
-1
Xi
Oi
f
x1~xn输入 w1~wn权值
i 闵值
xn wn Si
Xi神经元求和输出， Oi输出
F神经元特性函数
人故障工诊神断专经家网系统络
各参数之间的关系为：
Xi
j n1xjwj
si
i
Oi f(xi)
特性函数主要有
线性 f(x： )kx
f(x) 线性 x
符号型
f(x) 阶跃 1
x
斜坡型
阶跃 f(x)： 1 0
x0 x0
还有符号型、S型、
1 -1
-a a
双曲正切型和高斯 1
函数型等。
0.5
1
1
c
S型
双曲正切型 高斯函数
人故工障诊神断专经家网系统络
2.网络拓扑结构（神经元联结结构）
1）不含反馈的前向网络
神经元分层排列，组成输入层、隐层（可有若干）和输出 层。每一层的神经元只接受前一层的神经元输出作为输入。 输入模式经过各层的顺次处理后得到输出层输出。误差反向 传播算法（Bp法）的网络即为此模型。
三、知识的获取 知识获取的方法：有*机械式、条件反射式、*传授 式、演绎式、归纳式、猜想证实式、*反馈修正式、 类比式、联想式、灵感与偶发式等，
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四、推理机制 1.推理分类 2.推理控制策略 3.推理搜索策略 4.似然推理
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五、应用
美国西屋公司从开发汽轮发电机专家系统GenAID开始， 现已在佛罗里达州的奥兰多发电设备本部建立了一个自动 诊断中心，对各地西屋公司制造的汽轮发电机进行远距离 自动诊断。诊断对象从汽轮发电机逐步扩大到汽轮机、锅 炉和辅机。西屋公司和卡内基·梅隆大学合作研制了一台汽 轮发电机监控用专家系统，用来监视德州三家主要发电厂 的七台汽轮发电机组的全天工作状况。此专家系统能快速、 精确地分析仪表送来的信号，然后立即告诉操作人员应采 取什么措施。
x1
y1
x1
y1
x2
x2
y2
xn
yn
xn
yn
单层前 向网络
多层前 向网络
人故工障诊神断专经家网系统络
2）反馈网络
输入输出之间存在反馈，因此具有动态特性。
y
y
输出层
输出层
隐层
隐层
输入层 u
输入层 u
人故工障诊神断专经家网系统络
3.学习算法 1）学习算法 2）BP算法 3）应用
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人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。
2) 产生式系统的基本组成 一个典型的产生式专家系统通常由规则库(RuleBase)、
3）产生式表示(或规则表示）
其一般形式为
P
Q（即IF … THEN…)
左部分表示前提（条件或状态），右部分表示若干 结论
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如：出现异常振动则振幅大。对于复杂的故障用树
枝状表示。
振动峰值大
基频振动
低频振动 二倍频振动 广谐振动
不平衡 热弯曲 油膜涡动 支承问题 轴裂纹 不对中 摩擦
油膜震荡
我国故障诊断工作者也积极探索专家系统的应用研究， 国家在“七·五”和“八．五”期间也列有这方面的攻关课 题，取得了—些进展，但目前总的情况是实验室研究较多， 现场条件下的实际应用、特别是成功的应用实例并不多见。
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人工神经网络
一、概述
1.定义及特点 2.目前的应用情况
x1 w1
i
二、基本原理