摘 要：基于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、故障診斷困難的問題，本文提出了基于規(guī)則和故障樹分析方法的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并介紹了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī) 故障診斷 專家系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U472.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（c）-0078-01

隨著電子控制裝置在汽車工業(yè)中的廣泛運(yùn)用，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有較大的改變，其技術(shù)也日趨復(fù)雜。汽車零部件多、相關(guān)影響大，故障形式多樣，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行故障診斷，尤其是一些疑難故障，依靠傳統(tǒng)手段來判斷故障的診斷方法已顯示出較大的局限性，導(dǎo)致故障定位不準(zhǔn)，維修時(shí)間較長(zhǎng)，故采用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷以提高快速性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性就成了越來越迫切的需求。而人工智能及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也為汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外對(duì)汽車故障診斷專家系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究，通過這些系統(tǒng)的試運(yùn)行和實(shí)車應(yīng)用，一些診斷專家系統(tǒng)已經(jīng)走向成熟和實(shí)用化。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)是人工智能在故障診斷領(lǐng)域的應(yīng)用，是一種具有一定判斷能力和專家知識(shí)水平的智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要有高效的推理策略和知識(shí)獲取手段以及完善的數(shù)據(jù)庫(kù)。本文運(yùn)用系統(tǒng)理論對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與故障類型進(jìn)行全面分析，提出了診斷專家系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。其總體結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要由人機(jī)界面、知識(shí)庫(kù)、推理診斷模塊、解釋模塊和查詢打印模塊等幾個(gè)基本部分組成。

知識(shí)庫(kù)是專家系統(tǒng)的重要的組成部分，知識(shí)庫(kù)的質(zhì)量好壞直接影響專家系統(tǒng)的質(zhì)量好壞。知識(shí)庫(kù)由基于發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)原理和理論以及直接和間接經(jīng)驗(yàn)積累的專門知識(shí)組成。推理診斷模塊按照一定的控制策略對(duì)當(dāng)前出現(xiàn)的故障現(xiàn)象在知識(shí)庫(kù)中進(jìn)行識(shí)別或選取，得出相應(yīng)的產(chǎn)生該故障的原因及其處理方法。解釋模塊專門負(fù)責(zé)向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為的和結(jié)果。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 知識(shí)庫(kù)的獲取和建立

知識(shí)庫(kù)是整個(gè)專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。其目的在于大量的專家經(jīng)驗(yàn)表示成知識(shí)，使專家系統(tǒng)程序能夠利用這些知識(shí)進(jìn)行正確的推理和決策，較快地解決問題。發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷所需要的專業(yè)知識(shí)可以從相關(guān)資料中得到，還可以同長(zhǎng)期從事該專業(yè)領(lǐng)域的專家們的經(jīng)驗(yàn)以及專家們以往處理問題的實(shí)例中抽取專家知識(shí)，從而選擇合適的形式把整理好的專家知識(shí)存入知識(shí)庫(kù)中。本文知識(shí)表示方法，采用基于規(guī)則的產(chǎn)生式表示法。該方法具有模塊性強(qiáng)、通用性強(qiáng)和自然性強(qiáng)等特點(diǎn)。以“IF…，THEN…”的格式表示，接近于人的自然推理方式，易于理解。

例如：規(guī)則1：IF發(fā)動(dòng)機(jī)怠速過低，and進(jìn)氣管路真空度異常。

THEN檢查進(jìn)氣管路。

2.2 建立故障樹

故障診斷的樹狀流程圖是故障因果邏輯關(guān)系的圖形表示，它由頂端事件、中間事件和底端事件等組成。用相應(yīng)的符號(hào)代表這些事件，再用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T把頂端事件、中間事件和底端事件連成樹形圖。該圖形是對(duì)專家真實(shí)診斷過程的抽象模擬，體現(xiàn)了故障現(xiàn)象和故障原因之間的因果邏輯關(guān)系。實(shí)際上就是把所研究系統(tǒng)得最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為故障分析的目標(biāo)，然后尋找直接導(dǎo)致這一故障發(fā)生的全部因素，再找出造成下一級(jí)事件發(fā)生的全部直接因素，以致追查到那些原始的、勿須再深究的因素為止。

2.3 推理診斷模塊設(shè)計(jì)

推理診斷模塊在進(jìn)行推理時(shí)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息和知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，按照專家診斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障的推理策略去解決遇到的問題。本系統(tǒng)通過人機(jī)界面獲取故障現(xiàn)象并將其讀入寄存器中，系統(tǒng)采用問診的方式詢問規(guī)則中的條件，通過這些故障現(xiàn)象和滿足的條件搜索出相關(guān)的故障樹進(jìn)行推理。根據(jù)故障樹從樹根到樹葉的確定性選擇推理過程，直到不能再運(yùn)算為止。逐步引導(dǎo)用戶完成故障診斷。

2.4 人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)利用VC++開發(fā)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)人機(jī)界面，從而實(shí)現(xiàn)故障的診斷和查詢。用戶利用人機(jī)交互界面通過對(duì)話的形式在系統(tǒng)推理過程中提出問題；系統(tǒng)最終給出診斷結(jié)果并提供維修建議。系統(tǒng)的用戶人機(jī)界面包括故障診斷界面、知識(shí)庫(kù)維護(hù)界面、歷史記錄查詢打印界面以及知識(shí)學(xué)習(xí)界面等。

3 結(jié)論

本文提出了一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。采用基于規(guī)則的產(chǎn)生式知識(shí)表達(dá)方式來表達(dá)故障診斷知識(shí)，采用ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)，利用VC++編制人機(jī)界面，為高效快速的發(fā)動(dòng)機(jī)故障推理與診斷奠定了基礎(chǔ)。

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