旋转机械故障诊断专家系统研究与实现

论文摘要

近年来,随着现代工业的发展,大型系统需求量不断增加,且这些系统本身还不断向大功率、大容量、高速度、高效率和复杂化等方面发展。如何维护好这些系统、确保工作过程的安全性和可靠性、避免事故发生、使其发挥最大的作用,已成为现代企业管理的重要目标之一。应用先进的故障诊断技术可以及时发现系统故障,避免和预防恶性事故发生,降低企业维修成本。因此,研究先进的故障诊断技术对于现代企业具有重要的经济意义和实用价值。本论文结合国家863项目《石化大型透平压缩机组远程实时监测诊断系统研发与工程应用》（编号:2007AA04Z433）展开,以旋转机械的故障诊断为研究对象,采用先进的人工智能方法,对旋转机械的故障诊断方法进行了研究。全文主要内容如下:第一章主要介绍了论文选题的背景和意义,阐述了机械设备故障诊断的目的、意义和内容,综述了机械设备故障诊断、人工智能以及专家系统发展现状,分析了国内外故障诊断技术的发展趋势。最后,提出了论文的研究目标,概括了论文的研究内容。第二章主要介绍了布尔代数的相关概念和布尔矩阵在疾病诊断中的应用;在此基础上,提出了基于布尔矩阵的系统故障诊断模型,并对该模型的建立进行了详细论述。第三章对机械设备故障诊断方法进行了研究。第一部分重点介绍了故障原因-征兆矩阵的建立方法,提出了一种新的以故障原因-征兆矩阵为筛选对象的矩阵筛选法;第二部分介绍了几何距离判别法。提出了一种以故障原因-征兆矩阵筛选法为初步诊断、以几何距离判别法为精确诊断的故障诊断新方法。第四章主要设计并实现了以旋转机械为诊断对象,以故障原因-征兆矩阵构建知识库,以矩阵筛选法和几何距离判别法为推理方法的故障诊断专家系统。本章首先对专家系统进行了概述,介绍了专家系统的概念、特点、结构和工作原理;其次对基于故障原因-征兆矩阵的旋转机械故障诊断专家系统的总体设计进行了论述,主要介绍了知识库和推理机的设计方法;最后具体实现了该设计构想,开发出了基于故障原因-征兆矩阵的旋转机械故障诊断专家系统。第五章对本论文所做的工作以及需进一步改进提高的方面进行了总结,,并对本研究方向进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题的背景及意义
• 1.2 机械设备故障诊断的目的、意义及内容
• 1.3 机械设备故障诊断的发展状况
• 1.4 人工智能在故障诊断应用中的发展
• 1.5 专家系统的涵义及发展状况
• 1.6 故障诊断技术的发展趋势
• 1.7 所面临的问题
• 1.8 本文主要研究内容
• 第二章 基于布尔函数的系统故障诊断模型研究
• 2.1 引言
• 2.2 布尔代数的基本概念
• 2.3 基于布尔矩阵的系统故障诊断模型
• 2.3.1 布尔矩阵在疾病诊断中的应用
• 2.3.2 基于布尔矩阵的系统故障诊断模型
• 2.4 小结
• 第三章 机械设备故障诊断方法的研究
• 3.1 引言
• 3.2 故障原因-征兆矩阵筛选法
• 3.2.1 故障原因-征兆矩阵的建立
• 3.2.2 故障原因-征兆矩阵筛选法
• 3.3 几何距离判别法
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 矢量的欧式几何距离标准
• 3.3.3 矢量的角度余弦标准
• 3.4 小结
• 第四章 基于故障原因-征兆矩阵的旋转机械故障诊断专家系统的设计与实现
• 4.1 专家系统概述
• 4.1.1 专家系统的概念和特点
• 4.1.2 专家系统的结构
• 4.1.3 专家系统的工作原理
• 4.1.4 机械设备故障诊断专家系统
• 4.2 系统总体结构设计
• 4.3 知识库的设计
• 4.3.1 知识的获取
• 4.3.1.1 知识获取的方法
• 4.3.1.2 知识获取的步骤
• 4.3.2 知识的表示
• 4.3.2.1 谓词逻辑的知识表示
• 4.3.2.2 产生式知识表示
• 4.3.2.3 语义网络知识表示
• 4.3.2.4 框架知识表示法
• 4.3.2.5 过程知识表示法
• 4.3.2.6 面向对象的知识表示
• 4.3.2.7 机械设备故障诊断中的其它知识表示法
• 4.3.3 知识库的设计
• 4.4 推理机的设计
• 4.4.1 推理方法
• 4.4.2 推理控制策略
• 4.4.3 本系统采用的推理方法
• 4.5 基于故障原因-征兆矩阵的旋转机械故障诊断专家系统的实现
• 4.5.1 编程语言与开发环境
• 4.5.2 系统的功能模块
• 4.5.3 人机界面模块
• 4.5.4 知识库及管理模块
• 4.5.5 诊断推理模块
• 4.6 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表论文
• 作者和导师简介
• 附件