液压装备维修保障专家系统关键技术研究.pdf

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液 压 气 动 与 密 封 /2 0 1 6.牟l j 09期 d o i l O . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 8 0 8 1 3 . 2 0 1 6 . 0 9 . 0 0 8 液压装备维修保障专家系统关键技术研究 王 影 青 岛职业技术学院 , 山东 青岛2 6 6 5 5 5 摘要 专家系统可在液压装备 日 常维护保养中为维修保障人员提供帮助, 装备故障后可帮助维修人员快速维修液压装备, 保证装备 的完好率 , 提高装备效能, 该文中, 首先对液压装备维修保障知识组成进行了研究 , 接着研究了对这些知识进行组织和表达的方法, 给 出了数据搜索中用的相似度计算方法 , 最后是如何实现维修保障专家系统。 关键词 液压装备; 维修保障; 专家系统; 关键技术 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 6 0 9 0 0 2 6 0 3 S t u d yi n g o n Ke y Te c h no l o g y o f M a i n t e na c e a nd Re p a i r i ng Ex p e Sy s t e m f o r Hy d r a ul i c Eq u i pme nt W ANG H馏 Qi n g d a o V o c a t i o n a l T e c h n i c a l C o l l e g e , Qi n g d a o 2 6 6 5 5 5 , C h i n a Abs t r a c t Ex p e r t s y s t e m c a n h e l p s t a ff ma i n t e n a n c e e q u i p me n t we l l a n d q u i c k l y b e f o r e f a i l u r e , a n d l o c a t e a n d r e p a i r t h e f a i l ure o n c e f a i l u r e O C C urS . I n thi s p a p e r , t h e k e y q u e s t i o ns i n c l u d i n g k n o wl e d g e c o n s i s ti n g , o r g a n i z i n g an d s i mi l a r i t y c a l c u l a t i o n we r e s t u d i e d . I t wi l l b e i mp o r - r a n t f o r u s i n g t h e e x p e rt s y s t e m i n ma i n t e n an c e an d r e p a i r i n g e q u i p me m . Ke y wo r d s h y d r a u l i c e q u i p me n t ;ma i n t e n an c e an d r e p a i r ;e x p e rt s y s t e m;k e y t e c h n o l o g i e s O 引言 现在国防装备和工程机械中, 液压装备应用越来 越广泛。如何更快更好地对液压装备进行 日常维护保 养和故障维修 , 成为 目前液压装备维修保障工作的重 点。但对复杂的液压装备, 依靠维修保障人员采用常 规的方法进行故障定位、 判断、 维修往往显得力不从 心。因此有必要研究液压装备的维修保障专家系统 , 以更好的维护和维修液压装备。 收稿 日期 2 0 1 6 0 4 2 9 作者简介 王影 1 9 7 0 一 , 女 , 山东平原人, 副教授 , 硕士 , 主要研究方向 为人工智能技术及在装备维修保障上的应用。 专家系统关键是如何对知识进行处理, 包括 如何 获取液压系统的维修保障知识 , 这些维修保障知识的 组成有哪些, 对这些知识如何进行有效的组织与管理 , 需要维修保障知识时如何进行搜索等n 1。 1 液压装备维修保障知识组成 根据维修知识特点, 及与相关液压装备专家探讨 , 液压装备维修保障知识具体组成及划分如图1 所示。 2 维修保障知识组织与表达研究 2 . 1 维修知识组织方式研究 用某一大写字母 代表一液压装备 , 对T 进行树状 分解 , 则用层次结构可将 表示为 T { T 1 , ⋯, } , T的 参考文献 [ 1 ]1 陈福广. 对墙材革新的战略思考[ J ] . 新型建筑材料, 2 0 1 0 , 3 7 1 2 3 2 7 . [ 2 ] 刘苏文. 影响混凝土砌块抗压强度的因素分析[ J ] . 建筑砌块 与砌块建筑 , 2 0 0 7 , 5 1 4 1 8 . [ 3 】 Ya m a s h i t a I , O ro K , S e i k a i S . A S t u d y o f Me c h a n i c a l V i b r a t i o n S i g n a l T r a n s mi s s i o n Us i n g P o s i t i o n Mo d u l a t e d Op t i c al Pu l s e s 【 J ] . I E E E T r a n s a c t i o n s o n E l e c t r o n i c s I n f o r ma t i o n a n d S y s - t e rns , 2 0 0 7 , 1 2 7 1 1 1 9 5 1 1 9 5 2 . [ 4 ] 安正信. 机械振动台无强迫导向双向振动机理[ J ] . 现代电子 技术, 2 0 0 8 , 3 1 2 2 7 0 7 3 . 【 5 ] 任燕, 阮健. 典型波形作用下电液激振器输出波形研究[ J 】 . 中 国机械工程 , 2 0 0 9 , 2 0 2 4 2 9 6 3 2 9 6 8 . 【 6 ] B a i J i p i n g , R u a n J i a n , P a n G u o q i a n g ,e t a 1 . S i mu l a t i o n R e 一 2 6 s e a r c h o n t h e Dy n a mi c C h a r a c t e r i s t i c s o f a No v e l El e c t roh y 。 d r anl i c V i b r a t i o n E x c i t e r [ R ] / / C h a n g c h u n I E E E I n t e r n a t i o n al C o n f e r e n c e o n Me c h a t r o n i c s a n d Au t o ma t i o n , 2 0 0 9 . [ 7 ] 阮健, 李胜 , 朱方明, 等. 电液激振控制的新方法[ J ] . 机床与液 压 , 2 0 0 8 , 3 6 1 0 2 4 2 6 . [ 8 】 Wa n g F , G u L ,C h e n Y. A H y d r a u l i c P r e s s u r e B o o s t S y s t e m B a s e d o n Hi g h S p e e d O n / O f f Val v e s [ J ] . I E E E / A S ME T r a n s a c - t i o n s o n Me c h a t r o n i c s ,2 0 1 3 , 1 8 2 7 3 3 7 4 3 . [ 9 】 范超毅 , 范巍. 步进电机的选型与计算【 J ] . 机床与液压 , 2 0 0 8 , 3 6 5 3 1 0 3 2 4 . [ 1 o ]马 肖丽 , 秦贞超 , 周志鸿. 基于 A M E S i m的插装溢流阀泄漏 间隙分析[ J ] . 液压气动与密封, 2 0 1 1 , 1 0 1 3 - 1 6 . 【 1 1 ]高波, 孙鑫恺 , 杨敏官, 等. 离心泵内空化流动诱导非定常激 励特性[ J 】 . 中国机械工程, 2 0 1 4 , 5 0 1 6 1 9 9 - 2 0 5 . Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s / No . 0 9 . 2 01 6 分系统为 T j 产 1 , 2 , ⋯r t 。根据结构与功能关系将 进 行结构有向图分解 , 分解为 , 将 定义成一个二元数 组 , 将 { , , ⋯, } 定义为节点集合, Z T x T 定义为节点的连接有向边集合 , 分系统的衔接关系组 成 Z 。 图1液压装备维修保障知识构成图 代表衔接关系, 它是在 上进行定义的, 定义 T T , , T j 、 ∈ , 液压装备的结构层次和装备关系 町用上式表达 出来 。各个分系统通过这种关系就可以 构成复杂的液压装备。 用有 向边 f j , 表达 中由S j 到Js 的组成关 系 , 当 冗时 , f j k 。可用衔接矩 A表示层次结构有 向 图 当 z jk ∈ z, 口 jk 1 ; 否贝 0 口 jk 0 。 液压装备 的可达性矩 阵可通过衔接矩 阵计算 如下 j [ , [ , “ 1 式中 旷 一正整数; 卜一 单位矩阵, k k o 且k f. k 。 。 分别定义层次有向图 中上层节点集和下层节点 集 上的两个函数 , 如下 A { l m j ≠ o , m j M , T j, ∈ E } 2 { I m k j ≠ o , m kj E M , T j, ∈ U } 3 根据矩阵 , 可将有向图 中的节点集 分解为m 个层次级别如下 “ { ∈ u l L f- l a A } { Js j ∈ 一 1 一 ‘ u - O l L 一 l 一 ‘ 一 } n 一 一 { A 一 。 一⋯ . Ij} 2 , ⋯ m 4 这被称为层次结构, 其中m ≤ 是使 一 11, ⋯ 一 的正整数。根据面向对象理论及原理, 这种对象类应 满足 1 U U j ffi1 2 n 咖, ≠k 对于T j , T k e U , 一定满足下列条件中的一个。 当T j 与 在一个闭合回路中时, 即有衔接关系时, m j m 1 ; 当 与 间不存在衔接关系时, k m 0 。 由此 , 可以将液压系统 中的分系统 看作一个维 修对象, 其关系为 ∈ , 这样一定有一个维修对象类包 含这个维修对象。在分类层次结构图中, T j 是对象类 所处的层次有向图 中的一个元素。通过衔接矩阵 关系A 和可达性矩阵 , 各维修对象 T j 可联系起来, 并 且层次关系分 明。 按照面向对象理论及观点, 液压装备由对象组成, 具有相同属性和操作的对象可归为一类。液压装备系 统中每一个独立的构成元素 , 均可看做一个维修对 象 , 它处于第 i 一 1 层次级上 , 与结点 对应的子系统 对应。 一 个维修对象只能属于一个维修对象类, 所以 只能属于 .k o用公式表示为 j E U ij 。 ; 是液压装备 树状结构图中的一元素 , 是对象类 所在的分类层次 独立结构 层次结构有向图厶 l 中的一个元素, 对象类 在 层次级上。各个 维修对象 间通过结构层次 关系和分类层次关系可有机联系起来 , 形成完整的装 备维修对象树状层次关系图, 如图2 所示。 No . I 装备树 曼 I ⋯ I 壅 司⋯ 面丽 №, l ll 謦 l l 謦 I .. I l 对象 维修保障知识 图2 多层次维修保障结构 网络 图 2 .2液压装备维修知识表达方法描述 液压装备维修对象知识描述如表 1 所示。 上层节点标签与下层节点标签 用于描述维修对 象的分类层次关系。 数据标签 用于度量该维修对象在整个系统中的 重要性, 及发生故障后对上下层对象的影响及对整个 2 7 液 压 气 动 与 密 封 /20 1 6年 第 0 9期 装备性能的影响。 结构类型标签 该维修对象的具体名称 , 和在整个 液压装备系统中所处的位置, 当需要维修时, 可快速查 找故障原因及故障的具体部位, 提高维修效率。 规范和参数检查标签 为保障液压装备系统正常 工作, 必修进行 日常维护和参数检查 , 检查包括各种规 范和技术参数 。 故障维修标签 该标签中的维修知识通常采用如 果 I F ⋯就 T H E N 的形式描述, 一般用于故障维修 , 指故障的具体征兆和引起故障的原因, 以及具体的处 理方法。 卸装标签 主要指的维修对象间的结构关系、 装卸 顺序、 间隙配合还是过盈配合、 连接及固定方式等。 按照表 1 的知识描述方法, 表达维修对象的维修知 识。然后根据图2 多层次维修保障结构网络图, 可以将 装备的维修保障知识组织起来 , 完成维修保障知识的 组织与表达。 表 1维修对象维修知识描述表 袭名 维修对象的名称 功能标签维修对象功能 上层 点标箍上层 点的名称 下 节点标签下 节点名称 数据标箍a权重系数;b 贡献率 结构类 标签a结构名 b 结构位 置 规范和参数检查标签 故障维修标签 故障处理标签 卸装标签 卸装标签 3 案例间相似度计算方法确定 专家 系统 中另一重 的环节是 知识 的推理与应用 。 本维修保障专家系统推理机制拟采用基于案例的推理 方式, 案例间相似度计算的准确性是该类专家系统成 功的关键嘲 。 案例间相似度计算有多种方式, 如海明距离和欧 几理得距离法等。但这些方法不适应于维修保障专家 系统中的案例相似度计算 , 具体表现为案例搜索效率 低, 容易引起系统崩溃 。 文献[ 5 ] 在充分研究复杂装备维修保障知识组成及 特点基础上 , 提出一种混合相似度计算方法。该方法 中, 将案例的属性分为确定数属性、 确定概念属性、 不 确定概念属性、 不确定数和不确定范围属性, 分别计算 它们的相似度 , 然后通过一定的加权方式进行聚合, 得 到的计算公式如下 s i m X , l , i i s i ml i , Y i 8 s i m2 , Y ∑W j i m , Y j ∑W k S i m ⋯ Y 5 j k W s i mc w Y f 式 中s i ml 丌 Ⅵ ‰ y i 、 s i m2 ‰ y i 用 于计算具有不 确定数和不确定范围案例属性的相似度。 s i m 凡 ∞ 用于计算具有不确定概念案例属性的 相似度。 s i m y k 用于计算具有确定概念案例属性相 似度。 s i m y 1 用于计算具有确定数或确定区间的案 例属性的相似度。 W 、 W j 、 W 和W 是分别对应的属性权重系数 , 属性经 验值e 订 和e 根据 日 常工作经验和向相关领域专家咨询 获得。 4 实现方法 结合前述的知识组成、 知识表示和组织方式、 推理 机制和相似度计算方法, 建立案例库和友好应用界面, 可实现基于案例推理的液压装备保障维修专家系统。 采用S Q L S e r v e r 2 0 0 5 完成后台案例库搭建工作 , 采 用V i s u a l S t u d i o 2 0 0 5 作为前台开发工具完成知识的运 用工作[6 1 。 5 结论 文章对液压装备维修保障专家系统的有关技术进 行了研究, 给出了装备维修保障专家系统的知识组成 , 研究了对这些知识进行组织和表达的方法 , 并且对知 识运用中用到的案例搜索混合相似度算法进行确定 , 给出了实现方法。相信对于液压装备维修保障专家系 统 的研究 、 实现和应用具有重要 的意义 。 参考文献 【 1 】 周杨, 李青. 飞机故障知识的本体建模及语义检索[ J ] . 计算机 工程与应用 , 2 0 1 1 , 6 . 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