发动机气门失效分析专家系统的研究和实现

论文摘要

气门作为发动机的关键零件之一,它与气门座组合构成发动机配气系统中的重要部件,以实现气缸的换气和密封功能。气门与气门座配合的气密性和可靠性是保证发动机正常工作的主要因素之一,其性能的好坏直接影响到发动机的效率和使用寿命。然而,近年来随着发动机向大功率的方向发展,新一代的发动机都不同程度地提高了功率,从而导致气门的热负荷及机械负荷成倍地增加,发动机气门失效比以前有所增加。另一方面,自20世纪50年代以来,计算机技术和人工智能技术蓬勃发展,人工智能技术的重要应用领域——专家系统技术也日趋成熟。当今各技术行业早已告别仅仅依靠人类专家的故障诊断和失效分析,由于计算机科学及人工智能的快速发展,取而代之的是各种专业的故障诊断专家系统。开发发动机气门失效分析专家系统,旨在辅助人类专家分析气门失效原因,控制气门失效率,降低人类专家的工作强度,促进气门失效问题的有效解决。目前国内尚无完整的发动机气门失效分析专家系统,因此研发发动机气门失效分析专家系统具有重要的现实意义。本文详细研究了专家系统和知识工程的相关理论,研究整理了气门故障诊断领域中的许多知识和经验,并将其应用于具体系统开发。并基于气门失效问题的具体特点,探讨和分析了开发气门失效分析专家系统的三个关键问题:知识表示,推理机制以及不确定性推理,而且提出了相应的解决方案。在气门失效分析专家系统中,采用OOKRM的知识表示、面向对象的推理机制以及基于主观Bayes的不确定推理方法。在设计阶段,本文按照软件工程学的要求规划和设计了专家系统的推理机和知识库。推理机采用正反向推理相结合的工作方式,实现气门失效诊断的三个核心功能:确定失效模式、分析失效原因以及推荐改进措施。文中用结构设计图、程序流程图等图表详细地说明了这些功能的实现过程。完成总体设计后,利用Visual C++程序设计语言以及Access数据库支持,初步开发了一套气门失效分析专家系统。通过系统的具体开发可知:OOKRM对领域知识的表示是可行的、充分的、实用的;面向对象的知识表示和推理机制有利于提高系统推理的效率。在文章的最后,用一个实际案例检验了系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 诊断型专家系统的研究现状和发展趋势
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 专家系统的基础理论
• 2.1 概述
• 2.2 专家系统的组成结构
• 2.2.1 专家系统的简化结构
• 2.2.2 专家系统的理想结构
• 2.2.3 专家系统的一般结构
• 2.3 知识表示方法
• 2.3.1 知识的概念及分类
• 2.3.2 产生式规则表示法
• 2.3.3 面向对象表示法
• 2.3.4 产生式与面向对象的结合
• 2.4 推理和控制策略的基本概念
• 2.4.1 推理的方式及其分类
• 2.4.2 推理的控制策略
• 第三章 构建气门失效分析专家系统的三个关键问题
• 3.1 引言
• 3.2 OOKRM知识表示方法
• 3.2.1 混合知识表示
• 3.2.2 提出OOKRM的理论依据
• 3.2.3 OOKRM知识表示模型的主要思想
• 3.2.4 OOKRM的主要特点及评价
• 3.3 面向对象的推理机制以及推理机设计
• 3.3.1 面向对象的推理机制
• 3.3.2 领域知识对象与执行对象
• 3.3.3 推理机结构
• 3.4 基于主观Bayes的不确定推理
• 3.4.1 引言
• 3.4.2 知识的不确定性
• 3.4.3 主观Bayes方法对知识不确定性的表示
• 3.4.4 基于主观Bayes方法的不确定性推理
• 3.4.5 不确定推理的系统实现
• 第四章 气门失效分析专家系统的开发
• 4.1 引言
• 4.2 专家系统的构建步骤
• 4.3 系统的总体设计
• 4.3.1 系统的功能定义
• 4.3.2 系统的开发思想
• 4.3.3 系统的开发模式
• 4.3.4 系统的总体结构
• 4.4 知识库及其管理维护模块的建立
• 4.4.1 气门失效分析专家系统的知识获取
• 4.4.2 知识库系统的结构
• 4.4.3 知识库系统的物理实现
• 4.5 系统核心功能的实现
• 4.5.1 确定失效模式
• 4.5.2 分析失效原因
• 4.5.3 推荐改进措施
• 4.6 解释机制
• 4.7 本章小结
• 第五章 专家系统的运行实现
• 5.1 引言
• 5.2 系统界面及诊断实例
• 5.3 知识库浏览
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况