一種電子設備故障庫的設計

摘要：故障庫是專(zhuān)家系統的核心，體現著(zhù)專(zhuān)家系統水平的高低。從故障庫技術(shù)結構，構建方法出發(fā)，對電子設備多故障診斷信息進(jìn)行歸納、總結，針對某電子設備構建了一種故障庫并對其推理過(guò)程進(jìn)行設計。該方法為電子裝備故障診斷快速性和準確性上提供了一條有效途徑。
關(guān)鍵詞：專(zhuān)家系統；故障庫；診斷信息；推理機

0 引言
故障診斷專(zhuān)家系統是診斷領(lǐng)域引人注目的發(fā)展方向之一，也是研究最多、應用最廣的一類(lèi)智能診斷技術(shù)，主要用于那些沒(méi)有精確數學(xué)模型或很難建立數學(xué)模型的復雜系統。大致經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段，即基于淺知識的第一代故障診斷專(zhuān)家系統和基于深知識的第二代故障診斷專(zhuān)家系統?；跍\知識(人類(lèi)專(zhuān)家的經(jīng)驗知識)的故障診斷系統是以領(lǐng)域專(zhuān)家和操作者的啟發(fā)性經(jīng)驗知識為核心，通過(guò)演繹推理或產(chǎn)生式推理來(lái)獲取診斷結果?；谏钪R(診斷對象的模型知識)的故障診斷系統要求診斷對象的每一個(gè)環(huán)節具有明確的輸入輸出表達關(guān)系，診斷時(shí)首先通過(guò)診斷對象的實(shí)際輸出與期望輸出之間的不一致，生成引起這種不一致的原因集合，然后根據診斷對象領(lǐng)域中的第一定律知識(具有明確科學(xué)依據的知識)及其內部特定的約束關(guān)系，采用一定的算法，找出可能的故障源。在故障診斷專(zhuān)家系統中，故障庫是專(zhuān)家系統的核心，體現著(zhù)專(zhuān)家系統水平的高低，但故障庫的建造或故障知識的獲取也成為建立專(zhuān)家系統的瓶頸問(wèn)題。

1 故障庫建造步驟
故障庫的設計是建立專(zhuān)家系統最重要和最艱巨的任務(wù)。初始知識庫的設計包括問(wèn)題知識化、知識概念化、概念形式化、形式規則化和規則合法化。問(wèn)題知識化，即辨別所研究問(wèn)題的實(shí)質(zhì)；知識概念化，即概括知識表示所需要的關(guān)鍵概念及其關(guān)系；概念形式化，即確定用來(lái)組織知識的數據結構形式；形式規則化，即編制規則，把形式化了的知識變換為由編程語(yǔ)言表示的可供計算機執行的語(yǔ)句和程序；規則合法化，即確認規則化了的知識的合理性，檢驗規則的有效性。
故障庫的建立首先是通過(guò)知識工程師從測試設備領(lǐng)域專(zhuān)家那里獲得或者通過(guò)在診斷過(guò)程中從用戶(hù)那里獲得知識，然后通過(guò)知識獲取模塊把知識送到知識庫。知識獲取的主要困難在于如何恰當地把握領(lǐng)域專(zhuān)家所使用的概念、關(guān)系和問(wèn)題的求解方法。根據專(zhuān)家提供的經(jīng)驗知識和測試設備的特點(diǎn)，通過(guò)直接獲取方式、交互獲取方式獲取有價(jià)值的診斷信息。
故障庫的建立是一個(gè)相當復雜的過(guò)程，所以必須要按照一定的方法和步驟。通常情況下按照如圖1所示的步驟從現有的設計資料中提取有關(guān)原理的定性知識，并將這些知識歸納成規則形式。下面對圖1所示的各步驟分別加以說(shuō)明：
(1)功能，結構層次分解。由于現代的產(chǎn)品設計的模塊化設計思想，所以電子產(chǎn)品在功能和結構上具有明顯的層次性，因此要提取電子設備的故障診斷知識，對系統進(jìn)行分解是必要的。
(2)建立部件正常功能描述。對于每一個(gè)上面劃分的部件，有必要對其正常工作邏輯進(jìn)行定性說(shuō)明。
(3)確定各部件的測試點(diǎn)集。測點(diǎn)分為部件輸入測點(diǎn)和部件輸出測點(diǎn)，在對某個(gè)部件P進(jìn)行診斷時(shí)，只有其全部輸入信號都正常，才可以根據輸出來(lái)判斷該部件是否故障。
(4)確定部件可能故障集。對以上劃分的單元分別進(jìn)行故障分析，對于部件，首先要確定其有可能出現的故障類(lèi)型，部件P的可能故障集的確定可以根據經(jīng)驗、FMEA分析結果以及器件資料等多方面搜集。
(5)建立定性影響關(guān)系網(wǎng)絡(luò )。對于部件P，先確定每一故障e所帶來(lái)的輸出表征，即輸出測點(diǎn)數據的一種組合。然后，對部件P的所有測點(diǎn)數據進(jìn)行分類(lèi)，一類(lèi)表示部件自身故障所測試的數據，記為PSO；非自身故障引起(由輸入異常引起)的故障歸到另一類(lèi)，記為PUO。當測試數據W∈PSO時(shí)，故障診斷結果可以確定就是部件P；當測試數據W∈PUO時(shí)，需要對部件P的輸入進(jìn)行測試，由于部件P的輸入又是其他部件的輸出，因此，可以逐級推理，直至將故障定位在某一個(gè)或幾個(gè)部件上。