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S e p．2 01 4 机床与液压 Hy d r o me c h a t r o n i c s En g i n e e r i n g Vo 1 ．42 No ． 1 8 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 - 3 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 1 8 ． 0 0 2 Re s e a r c h o n t h e i n f e r e n c e o f Ba y e s a n d FTA Bi n S HEN，Yi - s h u n S U ，S h u y u ZHAO CNC ma c h i n e f a u l t ba s e d o n T h e S i n o G e r m a n S c h o o l f o r P o s t g r a d u a t e S t u d i e s ，T o n g j i U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 1 8 0 4，C h i n a Ab s t r a c t Du e t o t h e c o mp i e x it y o f t h e f a u lt t r e e，t h e f a u l t t r e e wi l l f i r s t l y b e d e c o mp o s e d t o o b t a i n s u b ． mo d u l e s wit h s imi lar mod u l a r s t r u c t u r e．a n d a l s o t h e mo d u l e I i b r ar y wi l l b e bu i lt t o s t o r e t h e s u b mo du l e s ．Th is p a p e r wi l I i n t r o d u c e t h e b a s i c p r o c e s s e s a n d p r in c ip l e s o f f e a t u r e - r e t r i e v a l b a s e d o n mo d u l e l i b r a r y．I n or d e r t o a v oid r e p e t i t i o n r e t d e v a I a n d NP p r o b le m ．t h e c o n c e p t o f v a l i d mo d u l e wi l I b e i n t r o du c e d．t h a t is t o n o t o n ly c o n s i d e r t h e h ier a r c h y r e l a t i o n s h i p o f t h e e v e n t j n f a u l t t r e e．b u t a ls o c o n s id e r t h e a ff i l i a t i o n b e t we e n e a c h e v e n t wh e n t r a v e r s i n g mo d u l e I i b r a ry． F i n a l ly， t h i s p a p e r s t u d ie s a n o p t i ma l s o r t i n g me t h o d o f i mp o rt a n c e b a s e d o n Ba y e s i a n t h e ory a n d a l s o ma k e s t h e i mp o rt a n c e c or r e c t i o n ．T h e c o r e c o mp o n e n t o f t h i s p a p er i s t o b u i ld t h e mo d u le _ b r a ry b a s e d o n t h e b a s ic mo d u la r s t r u c t u r e．a n d a ls o in t r o d u c e t h e c o n c e p t o f v a l i d mo du le a s we l l a s o p t i ma l s o r t i n g o f i mp o rt a n c e b a s e d o n Ba y e s i a n t h e o ry o n t h e mi n imu m c u t s e t s ．Th e p r e s e n t s t u d y r es u lt l n d i c a t e s t h a t t h i s me t h o d c a n e ff e c t iv e ly r e d u c e t h e s o l v i n g s i z e．a c c e l e r a t e t h e s p e e d o f d i a g n o s i s ，a n d i mp r o v e t h e c r e d i b i l it y o f i mp o rt a n c e s o r t i n g a s we l 1 ． Ke y wo r d s Mo d u l a r i z a t io n，E ff e c t iv e m o d u l a r ，F a u lt t r e e，Mi n i ma I c u t s e t s，Tr a v er s af s e a r c h Th e a p p l i c a t i o n o f CNC ma c h i n e i n mo d e r n ma n u f a c t u r i ng ha s be c o me wi d e s p r e a d． I n p r a c t i c a l p r o d u c t i o n ，i f w e c a n m a k e ri g h t j u d g m e n t t i m e l y o f t h e CNC ma c h i n e f a u l t ，a s c e r t a i n t h e f a ul t p a r t ，fin d o ut t h e r e a s o n a n d r e me d y wi t h l o we r ma i n t e n a n c e c o s t s a n d i n a s h o rt p e ri o d ．t h e n i t c o u l d g r e a t l y r e d u c e t h e ma i n t e n a n c e b l i n d n e s s a n d a l s o i mp r o v e t he p r o d u c t i o n e c o n o m y a n d s e c u ri t y [ 1 ] ．I n t h e e a r l y 1 96 0s ．Be l l La b s i n Ame r i c a n fir s t l y us e d t h e 丌 A me t h o d，a n d r a n d o m f a i l u r e s o f t h e mi l i t i a mi s s i l e l a u nc h c o n t r o l s y s t e m we r e s uc c e s s f u l l y pr e d i c t e d． S u bs e q ue n t l y， Bo e i n g d e v e l o p e d c o mp u t e r p r o g r a m b a s e d o n t he FI A t o i mp r o v e a i r c r a f t ． Th e s t u d y o f FT A u s e d i n CNC ma c h i ne f a u l t d i a g n o s i s s t a r t e d i n t h e p a s t f e w y e a r s ．T h e C NC ma c h i n e f a u l t d i a g n o s i s i s ma i n l y b a s e d o n t h e r u l e s a n d c a s e ba s e d． b u t me t h o d s ha v e t h e i r d i s a d v a n t a g e s 。i ． e ．。t he e x i s t e d Re c e i v e d2 01 40 51 5 Bi n S HE N，P r o f e s s o r ． 十Y i s h u n S U，E ma i l s u y i s hu n 1 63． c o n c a s e s a r e f e w．a n d r u l e b a s e d i s a l wa y s s t o r e d i n r e d un d a nt a nd n o n l o g i c a l ，whi c h ma k e s t h e a p pl i c a t i o n o f F TA b e c o me a t r e n d． Fa u l t t r e e a n a l y s i s i s a g o o d me t h o d t o ma k e s e c u r i t y a n d r e l i a b i l i t y a n a l y s i s o f c o mp l e x s y s t e ms，i t c a n o b t a i n g o o d r e s u l t i n r u n ni n g a n d ma i n t a i n i n g CNC ma c h i n e b y u s i n g t h e f a u l t t r e e a n a l y s i s t o p r e d i c t a n d d i a g n o s e f a u l t [ 2 ] ． 1． The ke y e l e m e nt s o f f a u l t t r e e d i a g no s i s i n f e r e nc e 1 ． 1 ． M o dul a r d e c o mpo s i t i o n o f f a ul t t r e e CNC ma c h i n e s y s t e m i s v e r y c o mp l e x，a n d t h e f a u l t t r e e i t g e n e r a t e d i s v e ry l a r g e ． T h us ，f a u l t t r e e f o r ma k i n g r e l a t i v e l y q u a l i t a t i v e a n d q u a n t i t a t i v e a n a l - y s i s o f f a u l t t r e e s e e m s v e ry d i f f i c u l t [ 3 ] ．I n o r d e r t o ma k e b e t t e r a n a l y s i s o f f a u l t t r e e，i t i s us u a l l y n e c e s s a r y t o s i mp l i f y t h e f a u l t t r e e ．At p r e s e n t ，mo d u l a r a na l y s i s o f f a u l t t r e e i s a v e r y e f f e c t i v e s i mp l i fie d me t h o d for f a u l t t r e e ． T he mo d u l a r d e c o mp o s i t i o n a l g o r i t h m g e n e r a l l y u s e s DF LM t wi c e ． 8 Hy d r o me c ha t r o n i c s En g i n e e rin g 1． 2． Ba s i c s t r uc t ur e o f f a ul t t r e e m o du l a r Th r o u g h t h e mo d ul a r a na l y s i s o f f a u l t t r e e，o n e c o u l d g e t t h r e e ba s i c mo d u l a r s t r u c t u r e s a s s h o wn i n Fi g u r e 1 ． Th e b a s i c mo d u l a r i z a t i o n s t ru c t u r e o f f a u l t t r e e i s a b i n a r y t r e e．wh i c h i s c o mp o s e d o f t wo l a y e r s ． T he fi r s t l av e r ma i n l y i s “mo d u l a r To p． e v e n t ”． a n d t h e s e c o n d l a v e r i s r a n d o m c o mbi na t i o n o f“s ub mo d u l e e v e n t s i ．e ． i n t e r me d i a t e e v e n t s ” a n d “ mo d u l e e n d e v e nt s ”． Th e t wo l av e r s a r e c o n n e c t e d b y l o g i c a l s y mb o l s“ a n d ”o r“ o r ” ．S i n c e t h e r e i s 1 i t 。 t l e r e d u nd a n c y p r o t e c t i o n o f CNC ma c h i n e，t h i s p a - p e r d o e s n’ t p u t“a n d” i n t o c o n s i d e r a t i o n． 1 2 3 F i g u r e 1 ．T h e b a s i c mo d u l a r s t r u c t u r e 1． 3． Fu z z y s e ar c h o f f a ult t r e e m o du l a r l i br a r y W h e n t r a v e r s i n g t he mo d ul a r l i b r a ry ，o ne s h o u l d fi r s t l y o b t a i n t h e f e a t u r e i n for ma t i o n wh i c h i s n e e d e d t o b e r e t r i e v e d ．J u d g i n g fr o m t h e i n s t ruc t i o n f o r m o f f a u h．C NC ma c h i n e f a u l t i n c l u d e s f a u l t w i t h a l a r m d i s p l a y a n d f a u lt w it h o u t a l a r m d i s p l a y [ 4 ] ．T h u s ， t h e b a s i c i n a t i o n o b t a i n e d fro m f a u l t d i a g n o s i s i n． c l u d e s n o t o n l y t h e a l a r m d i s p l a y f r o m C NC ma c h i n e i t s e l f ，b u t a l s o t h e a l a rm d i s p l a y fro m p i l o t l a mp ． T h i s i n f o rm a t i o n h a s t o b e d e s c ri b e d b y ma i n t e n a n c e s t a ff ．O f c o u r s e ，o n e c o u l d n o t e x c l u d e t h a t t h e f a u l t d e s c rip t i o n fro m ma i n t e n a n c e s t a f f i s s a me t o t h e f a u h r e a s o n o f a l a r m．T h e r e f o r e 。a f t e r o b t a i n i n g t h e i n f o r ma ri o n o f t h e s e t wo r e s pe c t s， t h e i n f e r e n c e e n g i n e s h o u l d t r a n s f e r t h e a l a rm i n t o fau h d e s c ri p t i o n．a n d a l s o r e mo v e d u p l i c a t e wi t h t h e f a u l t d e s c r i p t i o n fr o m ma i n t e na n c e s t a f f ． Afte r r e mo v i n g d up l i c a t e o f p h e ． n o me no n d e s c r i p t i o n，t h e i n f e r e n c e e n g i n e c a n r e g a r d e v e r y i n d e p e n d e n t p h e n o me n o n a s f e a t u r e t o g o i n t o s u c c e s s i v e l y r e t r i e v a l p h a s e ．T h e r e t ri e v a l o b j e c t i s t h e f a u h t r e e mo d u l a r l i b r a r y ．B e f o r e r e t r i e v a l 。o n e wi l l fi r s t l y i n t r o d u c e t h e s i g n i fi c a n c e o f t h e i n t r o d u c ． t i o n o f v ali d mo d u l a r ． 2．The i n t r o du c t i o n o f v a l i d mo d u l a r a nd i t s me a n i ng G e n e r a l l y，o n c e t h e b a s i c f e a t u r e o f f a u l t i s c e r t a i n e d，o ne c o u l d s t a r t t o l o c a t e e v e ry f e a t u r e i n f a u l t t r e e，a n d fi n d o u t t h e c o r r e s p o n d i n g mo d u l a r n a me i n f a u l t t r e e ．I n o r d e r t o o b t a i n t h e p r i me r e a s o n o f f a u l t i ． e ． ， t h e t r a v e r s a l o f b o t t o m e v e n t ， o n e j u s t n e e d s t o t r e a t e v e ry f e a t u r e mo d u l a r n a me a s To p ． e v e n t ． a n d t h e n Do wn wa r d ． s e a r c hi n g．Ho we v e r ，t h e r e e x i s t s a p r o b l e m o f t h i s me t ho d．i ． e．，i f t he r e i s o n e l e a ． t u r e mo d u l a r n a me w h i c h i s b e l o w t h e s u b ． f a u l t t r e e a n o t h e r mo d u l a r n a me c o rre s p o n d e d t o ，t h e n i t w i l l l e a d t o r e p e a t r e t r i e v a l w h e n ma k i n g b o t t o m e v e n t t r a v e r s a l o f s u b ． f a u l t t r e e ．B e s i d e s ．i f t h e r e a r e a l o t o f f a u l t f e a t u r e s．t h e n i t wi l l l e a d t o a s u b s t a n t i a l i n c r e a s e i n r e t r i e v a l wo r k l o a d． a n d t h a t i s s o ． c a l l e d “NP” p r o b l e m．Fo r e x a mp l e，a s s h o wn i n Fi g u r e 2， t he r e a r e t hr e e f a u l t f e a t u r e s，e 1 ， e 3 a n d e 4， a n d e l i n c l u d e s e 3 ，wh i l e e 4 i s fr o m a n i n d e p e n d e n t s u b f a u l t t r e e ．Wh e n o n e t r a v e r s e s e 1 a n d e 3 ，r e s p e c t i v e l y ，i t wi l l g e n e r a t e r e p e a t t r a v e ma l i n f a c t ．T h e r e f o r e ，t h e a i m o f i n t r o d u c i n g t h e v a l i d f a ul t t r e e i s t o a v o i d r e ． p e a t t r a v e r s al o f f a u l t t r e e．Th u s，t h e d e s i g n o f e v e n t l i b r a ry s h o u l d n o t o n l y c o n s i d e r t h e h i e r a r c h y r e l a ． t i o n s h i p o f t h e e v e n t i n f a u l t t r e e。b ut a l s o c o ns i d e r t h e a f f i l i a t i o n b e t w e e n e a c h e v e n t p a r e n t ． c h i l d r e l a t i o n s h i p ． F i g u r e 2 ． Mu h i Eb e n e F e h l e r k e n n f e l d 3． The p r o c e s s o f i n f e r e n c e ba s e d o n mo d - ul e l i br a r y 3．1．Ba s i c pr o c e s s a n d pr i nc i pl e o f f e a t ur e - r e - t r i e v a l 3 ． 1 ． 1 ． Ba s i c p r o c e s s o f r e t r i e v a l 1 F i r s t l y ，t r a v e r s i n g e v e ry f a u l t f e a t u r e i n fr a me wo r k l i b r a r y a n d l o c a t i n g e v e ry f e a t u r e i n f a u l t t r e e i ． e 。 ， c o rr e s p o n d i n g e v e n t ．R e a d i n g t h e h i e r a r c h y a n d s u b o r d i n a t e fr a me n a me t h a t t h e f e a t u r e ．． e -- v e n t c o r r e s p o n d e d t o fro m e v e n t l i b r a ry ，a n d a s t o f a u l t f e a t u r e w h i c h i s s u b i e c t t o a s u b ． f a u l t t r e e． t r e a - t i n g t h e h i g he s t l e v e l o f f a u l t f e a t u r e s h i e r a r c h y a s t h e To p e v e n t o f t hi s s u b- f a u l t t r e e ． 2 S e c o n d l y ， t r a v e r s i n g e v e r y s u b - f a u l t t r e e Bi n SHEN ，e t a l Re s e a r c h o n t h e i n f e r e nc e o f CNC ma c hi ne f a u I t b a s e d o n Ba y e s a n d F TA 9 who s e f a u h f e a t u r e i s t r e a t e d a s To p e v e n t ．i ． e．．t o r e t ri e v e t h e s u b f r a me a n d e mb o d y t h e n o t c h f roo d u ． 1 a r b o t t o m e v e n t ．A ft e r t h e s u b f r a me e x p a n d i n g ， r e t ri e v i n g o t h e r u n i t s o f t h e s e c o n d l a y e r l e v e l o f t h i s f r a me．An d i f i t r e t r i e v e s a n d di s c o v e r s t ha t t h e s u b fla me e x i s t s ，t he n i t s ho u l d c o n t i n u e t o r e t rie v e t he fla me t hi s s u b． f r a me c o r r e s po nd e d t o ． Be f o r e s t a r t t 0 r e t ri e v e t h e n e x t f r a me，t h e i n f e r e n c e wi l l a u t o ma t i c all y e mb o d y t hi s f r a me a s v a l i d fla me a nd a 1 s 0 e m． b o d y a l l t h e n o t c h e s e x i s t i n g i n t h i s f r a me a t t h e me a nt i me ． Co n t i nu o u s l y d o wn wa r d ． s e a r c h i n g t he s u b fra me，u n t i l t he s u b f r a me d o e s n o t a p p e a r a ny m 0re． 3 A s t o t h e f a u h t r e e s y s t e m w h i c h o n l y h a v e “ o r ”l o g i c al c o n n e c t i o n．t h e fi n a l mi n i mu m c u t s e t s o f t h e mo du l a r a r e u s u a l l y t h e s e t o f b o t t o m e v e nt s ．i ． e -，t he b o t t o m e v e n t c a n b e r e g a r de d a s t h e p r e r e q - ui s i t e s o f t h e d e riv i n g r u l e s ． ． 3． 1 ． 2．Two p r i o r 1 1 I f t h e f a u l t t h e n e mb o d y i t a n d p o r t a n c e ． pr i nc i pl e s n o d e e x i s t s i n t h e b o t t o m e v e n t ， r e g a r d i t a s t h e t o p p r i o r i t y o f i m． 2 T h r o u g h t r a v e r s a l s e a r c h i n g ，i t w i l l g e n e r a t e n e w b o t t o m e v e nt s ， a n d t h e i r i mp o rta nc e c o u l d g e t t h e s u b p ri o ri t y ． 3．2．The c o mpo s i t e f au l t f r a m e ba s e d o n v a l i d f a u l t m o du l ar Th r o u g h f u z z y r e t rie v i n g o f f a u l t t r e e mo d u l a r l i b r a r y a nd o b t a i n i ng t h e v a l i d mo du l a r ，o n e c o u l d a t - r a n g e t h e s e mo d u l a r a c c o r d i n g t o t h e f a u l t mo du l a r s y n t h e t i c t a b l e a s s h o wn i n T a b l e 1 ， a n d t h e n o n e c o u l d g e t t h e f a u l t fla me fig u r e a s s ho wn i n F i g ur e 3 ． T h u s ， o n e c a n j u s t s o l v e t h e m i n i m a l c u t s e t s a c c o r d ． i ng t o t h i s v a l i d s y n t h e t i c f a u l t fla me ． T hi s me t h o d g r e a t l y s i mp l i fie s t he c a l c u l a t i o n p r o c e s s ， a n d ma k e s t h e f i n a l mi n i mu m c u t s e t s o b t a i n e d mu c h mo r e e f ．f e c ． t i v e s i mu h a n e o u s l y ． T a b l e 1 ．Th e c o mp o s it e d f r a me o f f a u l t - mo d u lar Fi g ur e 3．The f a uh t r e e f o r t h e c o mp os i t e d fla me o f f a u l t ． mo d u l a r 4． Ba y e s i a n c a l c ul a t i o n o f i mp o r t a n c e b a s e d o n t he wh o l e v a l i d f a u l t mo du l a r 4． 1 ． Ba y e s i an t he o r e t i c a l ba s i s a n d me t ho d Th e b a s i c p o i nt o f Ba y e s i a n me t ho d i s t ha t e v e r y u n k n o wn v a ri a b l e X c o u l d b e r e g a r d e d a s a
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