基于模糊推理的奧迪a6轎車發動機故障診斷系統設計-資料下載頁

　　

【正文】 00030700怠速高0000000000怠速低0000000000怠速不平穩30400400702050060表7 故障現象嚴重程度評分表評分標準一等二等三等四等五等六等分數1086431 知識的規范化以“規范化形式”進行知識獲取便于把淺層知識和深層知識結合起來，可以直接輸入計算機，加快了知識獲取。“知識規范化”是總結診斷經驗而得出的一種概念模型，便于對知識進行整理。同時知識的規范化對系統的設計和系統的維護的功能有著重要的作用。在知識表示和組織中，最上層的對象是發動機本身，其下層是發動機的各系統，再下層是具體部件。電控發動機除具有一般機械裝置外，其電控系統包括燃油噴射控制系統、點火控制系統、怠速控制系統、及排放控制系統等，主要由傳感器、ECU、執行器和基本電路組成。為了知識表示方便、合理，可以將具體故障分為五類系統級別故障，包括油路故障、進氣系統故障、點火系統故障、怠速系統故障、氣缸故障。在每一個系統級別故障中又包括若干部件故障。具體領域專家知識可以抽象為典型故障癥狀、系統級別故障、部件故障三個層次。這種知識表示方法有利于實現正反向混合推理。另外，檢修建議也分為系統級別檢修建議和部件級別檢修建議被規范化地錄入知識庫。 模糊推理策略專家系統推理機是在一定的控制策略下，根據上下各種癥狀信息進行推理的策略，同診斷知識的表示有密切聯系。由于汽車故障診斷知識采用不確定型的模糊矩陣進行表示，而采用單一反向推理策略比較簡便易行，但是推理結果往往并不理想，給確診帶來一定的難度。而且其推理過程不符合診斷專家思維習慣，具有比較大的盲目性和風險性。為了解決單一反向推理策略的不足，進而采用了符合常規診斷思路的正反向混合模糊推理策略。正反向混合推理示意圖如圖9所示。首先觀察故障的癥狀，依據癥狀和最易獲得的故障信息先反向循因推理，由典型癥狀推理找發出可能存在的故障愿因，對所有可能故障原因進行按系統分類，得出系統級別的故障集，并計算出故障集中每一系統故障發生的可能性大小。然后對可信度最大的系統進行檢測確認系統故障，確認系統故障后再依據模糊診斷的原則，進行反向推理，對可疑元件進行檢測確診。先得出系統級別故障集并進行檢修有利于從系統的高度先排除掉大部分可能故障原因，縮小可疑故障原因范圍，實現快速確診。推理流程如圖10所示[22]。征兆集系統級別診斷集按系統分類故障原因集反向推理正向推理 反向推理圖9 正反向混合推理示意圖在對系統及部件故障進行推理時都要考慮可信度的閥限。若計算值大于閥限就初步診斷有此故障，形成初診故障集。若初診故障集中僅此一項，那么就可以認定該故障為診斷結論或中間結論；若有多種故障存在，則需進一步詢問，以便確診；若初診故障集為空，則可適當降低閥值使之不空，或對可信度值較大的故障進行進一步的詢問、檢查，得出初診集或診斷結果后，可查看故障原因、維修建議以便協助診斷。推理過程中可信度的確定和故障集檢修次序要充分考慮電控發動機故障診斷排除的基本原則:先外后內、先簡后繁、先熟后生、代碼優先等原則。反向推理是否是正向推理反向推理系統故障診斷完了嗎否否是能確診該部件發生故障了嗎直接診斷可能的故障原因顯示結論及解釋信息是否是此系統故障檢查一下系統檢查該系統最可能發生故障的部件用戶選擇發動機類型型用戶選擇征兆集及征兆發生程度，A按征兆查找故障原因集及對應的可信度計算CFA將故障原因按系統分類并計算系統發生故障的可信度指導用戶檢查可能發生故障系統圖10 正反向混合推理診斷流程圖 混合模糊推理診斷的實例現以奧迪A6轎車發動機出現發動機怠速不穩的癥狀，按混合推理策略診斷故障原因過程如表表表10所示。 表8 選擇故障征兆表所選征兆發生程度評分A發動機怠速不穩嚴重1表9 “發動機啟動困難”對應故障原因表故障原因編號故障原因可信度所屬系統1燃油系統滲漏油路故障2進氣歧管泄漏進氣系統故障3燃油壓力調節器故障油路故障4噴油器阻塞油路故障5火花塞松動點火系統故障6高壓線連接故障點火系統故障7點火正時不正確點火系統故障8節氣門電位計故障進氣系統故障表10 按所屬系統計算可信度表系統編號系統可信度1油路故障(++)/3=2進氣系統故障(+)/2=3點火系統故障(++)/3=推理的原則是先對系統的可信度大的系統按檢修建議進行檢查，若該系統確實有故障，則可以進一步對該系統中的可疑部件按專家系統提供的部件檢修建議進行檢修，檢修順序依然按照可信度大小順序進行，直到最終找到故障原因。若該系統無故障，則檢修下一個可疑系統直到確診。本例中經過推理可知，進氣系統發生故障的可信度最大，應該優先按系統提供的檢修建議檢查進氣系統。其中進氣系統中，進氣歧管泄漏的可信度最大應先予以檢查。6 系統開發基于模糊推理的奧迪A6轎車發動機故障診斷系統主要由故障診斷模塊、系統維護模塊、知識庫管理模塊、學習咨詢模塊、幫助系統模塊等組成。利用混合模糊推理理論對奧迪A6發動機系統進行故障診斷分析。該系統利用VB 語言和Access 數據庫進行開發。比傳統的專用專家系統生成工具更有通用性和可移植性，而且設計出的人機界面功能齊全、界面友好,同時支持多種數據庫的應用。診斷界面由對話框組成，利用訪問數據庫技術設計了該系統，并通過人機對話實現診斷[23]。 基于混合推理策略的系統診斷模塊的開發 診斷知識在計算機中的表示專家系統將具體故障分為五類系統級別故障：油路故障、進氣系統故障、點火系統故障、怠速系統故障、氣缸故障。每一個系統級別故障中又包括若干部件故障。具體領域專家知識抽象為典型故障征兆、系統級別故障征兆、部件故障征兆三個層次。檢修建議也分為系統級別檢修建議和部件級別檢修建議，被錄入知識庫[22,23]。對應的知識在計算機中的表示如表1表1表13所示。表11 征兆—故障原因模糊關系表征兆編號征兆故障原因索引號，可信度…5……發動機怠速不穩……1,。2,。3,。4,。5,。6,。7,。8,…注：征兆編號—此類型電控發動機可能產生的故障征兆編號故障原因索引號，可信度—可能引起此征兆的所有故障原因的索引號及可信度表12 系統診斷表系統編號發生故障系統系統檢查建議…2………進氣系統故障………可能是進氣系統故障。應對進氣系統的各部件按可信度的大小順序進行逐一檢查 … …表13 部件診斷表故障原因索引號故障原因系統編號部件檢修建議…2……進氣歧管泄漏……2……修復進氣歧管的泄漏或更換進氣歧管…注：故障原因索引號—底事件的索引號系統編號—發生故障部件所屬系統索引號 推理策略的計算機編程實現計算機編程的步驟及計算機界面如下[24][25]:步驟1：用戶選擇奧迪電控發動機類型在下拉列表框中選擇所需發動機類型，這里選擇“ANQ型發動機”，選擇發動機類型之后選擇“確定”按鈕界面如圖11所示。圖11 選擇發動機類型步驟2：用戶選擇征兆集及征兆發生程度界面如圖12所示，首先點擊該界面的“加載故障癥狀”。系統將讀取“癥狀表”中的“癥狀”字段。然后在左邊列表框中選擇您的電控發動機故障征兆，接下來點擊故障征兆程度選擇“一般”或“嚴重”單選框 。這樣，在右邊的列表框里將出現電控發動機出現的故障征兆集和征兆的嚴重程度。如果錯選或多選可以點擊“刪除故障癥狀”按鈕來刪除不需要的征兆。圖12 選擇故障征兆步驟3：推理并診斷系統故障點擊“診斷”按鈕。此時系統將顯示系統診斷界面，如圖13所示。推理過程見前面流程圖。首先按故障征兆查找各種可能故障原因及對應可信度，將故障原因按系統歸類，并計算系統故障可信度。然后按故障原因索引號讀取“部件診斷表” 中“系統編號”字段，然后將系統編號一欄的故障原因分類，并乘上發生故障征兆的嚴重程度。將系統可信度按大小排序，優先檢修可信度大的系統。此時系統會根據編號查找“系統診斷表”向用戶提供檢修建議。 圖13 系統診斷交互界面步驟4：推理并診斷部件故障依據推理得到的系統故障，將該系統對應的可能故障部位按可信度大小排序。如圖14所示，用戶可按可信度從大到小的順序檢修，也可根據汽車故障診斷的基本原則，即先簡后繁、先易后難、先熟后生、先上后下、先外后里、先備后用、代碼優先，選擇可能發生故障的較易檢查的部位。檢修建議依據故障原因索引號取自“部件診斷表”。圖14 部件診斷交互界面步驟5：顯示檢修結論及解釋信息選中確定的故障并點擊“排除故障”按鈕，顯示如圖15所示的界面。點擊“保存”可以保存診斷結論，點擊“打印”可以打印診斷結果，點擊“返回”可以返回原始界面。圖15 顯示檢修結論及解釋信息 知識庫管理模塊的內容介紹奧迪A6發動機故障診斷系統除能實現推理診斷之外，用戶還能夠通過簡單操作，更快速、更便捷、更準確的查到有關該車型的電路圖、維修數據、故障碼、數據流以及部件檢修建議等技術信息，有利于故障的盡快排除。該系統借助Access軟件創建表格，包括電路圖表、維修數據表、故障碼表、數據流表以及部件檢修流程表。借助Visual Basic軟件設計人機交互的界面，客戶可以根據界面菜單所提供的信息，快速查詢到相關資料。7 結論本文是以奧迪A6電控發動機為研究對象，在分析其它故障診斷技術和專家系統的基礎上，對基于模糊推理的奧迪A6發動機故障診斷系統進行了研究，建立了故障診斷系統的體系結構，確定了將故障診斷模塊作為本文的主要研究內容，在此前提下作了以下幾個方面的研究：(1) 確定了系統的診斷理論基于模糊推理奧迪A6故障診斷系統鑒于故障原因與故障癥狀之間的不確定性和復雜性，為了提高診斷復雜故障的效率，確定采用符合常規診斷思路的正反向混合模糊推理策略作為本系統的推理理論。根據各故障原因與故障癥狀之間的不同程度的因果關系，在綜合考慮所有癥狀的基礎上，診斷確定汽車發生故障的可能原因。(2)探討了故障原因可信度的確定方法模糊診斷矩陣的隸屬度（可信度）的確定與實際情況的符合程度直接影響診斷結果的準確性。為了提高診斷效率，本文應用二元對比排序法中的模糊優先關系排序決策法來確定該系統的隸屬度。同時確定了模糊知識的表示方法，并進行系統可信度的計算。(3)對故障診斷模塊進行了計算機編程開發學習應用Access和Visual Basic兩種計算機語言，利用Access為工具創建汽車故障診斷知識庫，以VB軟件設計系統界面并實現與知識庫的鏈接，使用戶通過友好的人機交互界面實現診斷和相關知識的查詢，從而將復雜的診斷維修變得更為形象直觀。總之，本系統通過歸納、總結大量的專家經驗和診斷知識，可對一些典型故障、復雜故障進行快速診斷，實現優勢互補。由于條件和時間的限制，本系統還存在著一些不完善之處有待于繼續研究和完善。參考文獻[1] [M].北京:國防工業出版社,2004(8):12[2] [M].北京:人民郵電出版社,2003(8):13,38[3] 曹建國,鄧定瀛,[M].重慶:重慶大學出版社,2003(7):12[4] 趙英勛,[M].北京:機械工業出版社,2003(1):12[5] 高群欽,[M].北京:國防工業出版社,2006(6):1617[6] [D].華北電力大學工程碩士學位論文,2003(12):12[7] 楊興,[J].計算機應用研究,2007,24(5):56[8] 張麗莉,儲江偉,[J].計算機應用研究,2008,25(6):16351636[9] 陳朝陽,張代勝,[J].,39(11):23[10] [D]. 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