基于模糊神经网络的中央空调故障诊断研究2697.docx

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1、重庆科技技学院毕业设计计（论文文）题 目_基于模模糊神经经网络的的中央空空调_故障诊断断研究姓 名_张张 浩浩_ 学学 号_ 22004463443088 院（系）电子信息工程_ 专业班级自动化本科2004级指导教师师_ 常继彬彬_ 职职 称_ 讲 师 评 阅 人_ 李正正中 _ 职 称称_ 讲讲 师师 20088年6月月10日日重庆科技技学院毕业设计计（论文文）题 目基基于模糊糊神经网网络的中中央空调故障障诊断研研究姓 名_张张 浩浩 学学 号_ 22004463443088_ 院（系）电子信息学院 专业班级自动化本科2004级指导教师师_ _ 职职 称_ _ _评 阅 人_ _ 职 称称_

2、20088年 66 月110 日日学生毕业业设计（论论文）原原创性声声明本人以信信誉声明明：所呈呈交的毕毕业设计计（论文文）是在在导师的的指导下下进行的的设计（研研究）工工作及取取得的成成果，设设计（论论文）中中引用他他（她）人人的文献献、数据据、图件件、资料料均已明明确标注注出，论论文中的的结论和和结果为为本人独独立完成成，不包包含他人人成果及及为获得得重庆科科技学院院或其它它教育机机构的学学位或证证书而使使用其材材料。与与我一同同工作的的同志对对本设计计（研究究）所做做的任何何贡献均均已在论论文中作作了明确确的说明明并表示示了谢意意。毕业设计计（论文文）作者者（签字字）： 签字日期期 年

3、月 日日重庆科技技学院本本科生毕毕业设计计（论文文）基于模糊糊神经网网络中央央空调智能故障障诊断研研究学生姓名名： 张 浩浩 指导老师师：常 继 彬彬专 业：自动化化本科220044级院（系）：电子信信息工程程学院 20088年6月10日注 意 事 项项1. 设计（论论文）的的内容包包括：1) 封面（按按教务处处制定的的标准封封面格式式制作）2) 题名页3) 中文摘要要（3000字左左右）、关键词词4) 外文摘要要、关键键词 5) 目次页（附附件不统统一编入入）6) 论文主体体部分：引言（或或绪论）、正文、结论、参考文文献7) 附录（对对论文支支持必要要时）2. 论文字数数要求：设计（论论文）

4、字字数理工工类不少少于1.5万字字，文科科类不少少于1.2万字字。3. 附件包括括：任务务书、文文献综述述、开题题报告、外文译译文、译译文原文文（复印印件）。4. 文字、图图表要求求：1) 文字通顺顺，语言言流畅，书书写字迹迹工整，打打印字体体及大小小符合要要求，无无错别字字，不准准请他人人代写。2) 工程设计计类题目目的图纸纸，要求求部分用用尺规绘绘制，部部分用计计算机绘绘制，所所有图纸纸应符合合国家技技术标准准规范。图表整整洁，布布局合理理，文字字注释必必须使用用工程字字书写，不不准用徒徒手画。3) 毕业论文文须用AA4单面面打印，论论文500页以上上的双面面打印。4) 图表应绘绘制于无无

5、格子的的页面上上。5) 软件工程程类课题题应有程程序清单单，并提提供电子子文档。5. 装订顺序序1) 设计（论论文）2) 附件按照任务务书、文文献综述述、开题题报告、外文译译文、译译文原文文（复印印件）次次序装订订3) 教师指导导毕业设设计（论论文）情情况记录录表4) 其它重庆科技学院本科生毕业设计 目录目 录录中文摘要要I英文摘要要II1 绪论论11.1 问题的的提出及及研究意意义11.1.1 问问题的提提出11.1.2 研研究意义义11.2 国内外外研究现现状21.3 本研究究的内容容32 故障障诊断552.1 故障诊诊断研究究的目的的与意义义52.2 故障诊诊断的内内容62.3 基于神神

6、经网络络的知识识获取772.4 故障诊诊断方法法83 中央央空调空空气处理理器故障障分析1103.1 空调系系统的基基本要求求103.2 空气处处理器故故障分析析114 人工工神经网网络134.1人人工神经经网络概概述134.1.1神经经网络的的基本概概念134.1.2神经经网络的的基本模模型144.2 BP神神经网络络模型及及算法1154.2.1 BBP网络络结构1164.2.2 BBP网络络的算法法164.3 BP神神经网络络用于中中央空调调故障诊诊断184.3.1 BBP网络络的设计计184.3.2 网网络的训训练214.3.3 网网络的检检验2225 模糊糊神经网网络在中中央空调调故障

7、诊诊断中的的应用2235.1 模糊信信息处理理的神经经网络方方法235.2 基本模模糊神经经元255.3 模糊神神经网络络模型2285.4 基于模模糊神经经网络故故障诊断断295.4.1 模模糊神经经网络的的构造3305.4.2 故故障诊断断理论模模型3885.4.3 网网络的训训练3995.4.4 网网络的检检验4005.5 基于模模糊神经经网络的的中央空空调故障障诊断实实例4116 结论论与展望望42致谢433参考文献献44重庆科技学院本科生毕业设计 中文摘要摘 要随着社会会经济的的飞速发发展，中中央空调调系统在在社会生生产生活活中起着着越来越越重要的的作用，中中央空调调系统的的复杂程程度

8、也在在显著增增加，设设备维护护维修费费用明显显上升。由于建建筑的复复杂性和和多样性性，也使使中央空空调系统统的故障障诊断和和处理更更加困难难。在传传统的设设备管理理模式中中，往往往有明显显迹象表表明设备备性能变变差时才才去确定定设备是是否应该该检修，或或根据规规程到了了大修期期限，才才着手组组织大修修。当中中央空调调系统某某个设备备出现故故障时，维维护人员员要迅速速确定故故障所在在并加以以排除也也不是一一件轻松松的事。另外，设设备一旦旦发生故故障，通通常需要要异地厂厂家的技技术人员员及相关关专家亲亲临现场场进行监监测及诊诊断，这这大大增增加各方方面的经经济负担担和人员员负担，同同时也不不能使故

9、故障得到到及时排排除。在了解了了中央空空调的系系统组成成的基础础上对其其空气处处理设备备故障的的表征进进行模糊糊化处理理，确定定其隶属属度函,建立BBP神经经网络和和模糊化化网络.其目的的是为了了提高暖暖通空调调系统的的可靠性性，及时时发现、诊断并并排除故故障具有有巨大的的社会和和经济效效益。进进行暖通通空调系系统在线线故障诊诊断的机机理研究究，还可可以指导导暖通空空调系统统的调试试和监控控技术的的发展，更更好的控控制暖通通空调系系统的正正常运行行。近年年来神经经网络的的研究发发展十分分迅速，神神经网络络以其许许多优点点在智能能故障诊诊断中受受到了越越来越广广泛的重重视，而而且已显显示出巨巨大

10、的潜潜力，并并为智能能故障诊诊断技术术的研究究开辟了了一条新新的途径径。关键词：故障诊诊断 模模糊化 BP神神经网络络 智能能故障诊诊断技术术II重庆科技学院本科生毕业设计 英文摘要ABSTTRACCTWithh thhe rrapiid ssociio-eeconnomiic ddeveeloppmennt ccenttrall aiir ccondditiioniing sysstemm inn Thhe pprodducttionn annd ddailly llifee pllayss ann inncreeasiinglly iimpoortaant rolle CCenttrall

11、 aiir-ccondditiioniing Sysstemm iss thhe ccompplexxityy off thhe ssignnifiicannt iincrreasse iin eequiipmeent maiinteenannce cossts of maiintaainiing a mmarkked inccreaase. Siincee thhe cconsstruuctiion of thee coompllexiity andd diiverrsitty, butt allso enaablee thhe ccenttrall aiir-ccondditiioniin

12、g sysstemm faaultt diiagnnosiis aand treeatmmentt moore diffficcultt .EEquiipmeent mannageemennt iin tthe traadittionnal moddel. offtenn thheree arre ccleaar iindiicattionns aat tthe detteriioraatioon oof eequiipmeent onlly tto ddeteermiine wheetheer tthe equuipmmentt shhoulld ooverrhauul, or undder

13、 thee orrderr too ovverhhaull thhe pperiiod, onnly prooceeed oorgaanizzatiionss ovverhhaull. Whenn thhe ccenttrall aiir-ccondditiioniing sysstemm a faiilurre oof eequiipmeent, maainttenaancee peersoonneel tto qquiccklyy iddenttifyy annd tto rrulee ouut tthe posssibbiliity of faiilurre iis nnot an ea

14、ssy tthinng. In addditiion, thhe eequiipmeent in casse oof ffailluree, uusuaallyy reequiire mannufaactuurerrs oof rremoote tecchniicall peersoonneel aand exppertts iin ppersson at thee sccenee moonittoriing andd diiagnnosiis, whiich greeatlly iincrreasse tthe ecoonommic burrdenn annd tthe burrdenn o

15、ff sttafff, nnor cann faailuure to obttainn tiimelly eexclludeed. In unddersstanndinng tthe commpossitiion of cenntraal aair-conndittionningg syysteem oon tthe bassis of itss aiir-hhanddlinng eequiipmeent faiilurre ccharractteriizattionn off thhe ffuzzzy ttreaatmeent, deeterrminne iits memmberrshiip

16、 llettter thee esstabblisshmeent of BP neuurall neetwoorkss annd ffuzzzy nnetwworkk. TThe purrposse iis tto iimprrovee thhe HHVACC syysteem TThe relliabbiliity andd tiimelly ddeteectiion, diiagnnosiis aand trooublleshhoottingg haas ttremmenddouss soociaal aand ecoonommic bennefiits. HVVAC sysstemm f

17、oor oon-llinee faaultt diiagnnosiis oon tthe mecchannismm, bbut alsso ccan guiide thee HVVAC sysstemm deebuggginng aand monnitoorinng ttechhnollogyy deevellopmmentt, bbettter conntrool tthe HVAAC ssysttem runnninng ssmooothlly. in reccentt yeearss neeuraal nnetwworkk reeseaarchh annd ddeveeloppmennt

18、 iis vveryy raapidd , neuurall neetwoork witth iits manny aadvaantaagess inn inntellliggentt faaultt diiagnnosiis hhas beeen iincrreassinggly widdesppreaad aatteentiion, buut hhas shoown greeat pottenttiall annd iinteelliigennt ffaullt ddiaggnossis tecchnoologgy rreseearcch oopenns uup aa neew wway.

19、Keywwordds:FFaullt DDiaggnossis; Fuuzzyy; BPP Neeuraal NNetwworkks;Smarrt TTechhniccal Faullt DDiaggnossis 57重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论1 绪 论1.1 问题的的提出及及研究意意义随着社会会经济的的飞速发发展，中中央空调调系统在在社会生生产生活活中起着着越来越越重要的的作用，中中央空调调系统的的复杂程程度也在在显著增增加，设设备维护护维修费费用明显显上升。由于建建筑的复复杂性和和多样性性，也使使中央空空调系统统的故障障诊断和和处理更更加困难难。在传传统的设设备管理理模式中中，往

20、往往有明显显迹象表表明设备备性能变变差时才才去确定定设备是是否应该该检修，或或根据规规程到了了大修期期限，才才着手组组织大修修。当设设备不能能正常工工作甚至至无法工工作后才才去寻找找故障并并维修。这样的的结果，不不仅设备备要停止止运行，而而且有的的必须更更换整套套设备，使使得维修修成本巨巨增，维维修工作作被动，甚甚至影响响到正常常的生产产和生活活。1.1.1 问问题的提提出当中央空空调系统统某个设设备出现现故障时时，维护护人员要要迅速确确定故障障所在并并加以排排除也不不是一件件轻松的的事。另另外，设设备一旦旦发生故故障，通通常需要要异地厂厂家的技技术人员员及相关关专家亲亲临现场场进行监监测及诊

21、诊断，这这大大增增加各方方面的经经济负担担和人员员负担，同同时也不不能使故故障得到到及时排排除。按按传统的的方法进进行管理理，由于于建筑设设备的分分散性和和复杂性性使设备备工程师师劳动强强度增大大，维护护质量跟跟不上需需要。那那种靠填填写值班班日志、抄表记记录、出出现报警警信号后后才去排排除故障障的人工工方法显显然已经经不能适适应新的的形势。虽然新新的系统统有了类类似黑匣匣子之类类的自动动数据记记录器，但但这也只只能作为为事后分分析的依依据。因因此有必必要对中中央空调调系统进进行智能能化的故故障诊断断，以保保证快速速准确的的发现故故障，判判断故障障所在，并并能对故故障进行行预测。本文主要要针对

22、某某制药厂厂制剂车车间中央央空调系系统的智智能故障障诊断进进行了研研究。该该系统参参数要求求，夏季季室内空空气参数数：2261，50010；冬季季室内空空气参数数：2231，50010；净化化等级要要求：无无菌药品品注射剂剂的灌封封、分装装、压塞塞、生物物制品的的灌封、冻干、加塞等等部位要要求百级级，走廊廊过道要要求三十十万级，其其余车间间要求十十万级。为了保保证该系系统能正正常安全全的运行行，以及及在出现现故障时时，能准准确快速速的排除除故障，因因而对该该系统进进行智能能故障诊诊断的研研究。1.1.2 研研究意义义提高暖通通空调系系统的可可靠性，及及时发现现、诊断断并排除除故障具具有巨大大的

23、社会会和经济济效益。进行暖暖通空调调系统在在线故障障诊断的的机理研研究，还还可以指指导暖通通空调系系统的调调试和监监控技术术的发展展，更好好的控制制暖通空空调系统统的正常常运行。由于暖暖通空调调系统运运行中各各部分之之间性能能匹配关关系、参参与运行行的物质质和物质质的状态态错综复复杂，而而且随着着社会的的不断发发展，暖暖通空调调系统的的规模也也越来越越庞大。所以大大力开展展故障诊诊断技术术的研究究，对于于促进暖暖通空调调事业的的发展，具具有重大大的现实实意义。近年来来神经网网络的研研究发展展十分迅迅速，神神经网络络以其许许多优点点在智能能故障诊诊断中受受到了越越来越广广泛的重重视，而而且已显显

24、示出巨巨大的潜潜力，并并为智能能故障诊诊断技术术的研究究开辟了了一条新新的途径径。1.2 国内外外研究现现状中央空调调系统在在当代的的生产生生活中得得到了越越来越广广泛的应应用，其其已成为为重要的的生产生生活必备备品之一一。中央央空调运运行过程程中，不不可避免免的会出出现各种种故障。随着空空调设备备的自动动化和复复杂程度度的不断断提高，设设备一旦旦发生故故障，通通常需要要异地厂厂家的技技术人员员及相关关专家亲亲临现场场进行检检测及维维修，这这大大增增加各方方面的经经济负担担，同时时也不能能使故障障得到及及时的排排除。随随着智能能故障诊诊断技术术的蓬勃勃发展，为为我们解解决上述述问题提提供了新新

25、的手段段。空调调系统的的远程监监控与故故障诊断断是集计计算机科科学、通通信技术术与故障障诊断技技术相结结合的一一种设备备诊断方方式。该该系统实实现“移动的的是数据据而不是是人”，从而改改变一旦旦空调设设备发生生故障，诊诊断人员员就疲于于奔命的的被动局局面。而而目前国国内的中中央空调调系统虽虽然很多多，但完完全实现现了智能能化的系系统却不不是很多多，而具具有智能能诊断功功能的系系统就更更少了。在制冷冷暖通空空调领域域，19987年年在彦启启森教授授的建议议下11，才才开始了了故障诊诊断专家家系统在在制冷暖暖通空调调领域的的研究应应用。法国建筑筑科技中中心建立立了一个个基于人人工神经经网络的的复杂

26、供供热系统统故障诊诊断系统统六种故故障操作作模式用用于建立立这种故故障诊断断系统，这这六种模模式源于于对供热热系统维维护专家家的详细细调查，并并且对于于这种类类型的系系统来讲讲是最常常见的操操作故障障。其中中网络的的训练数数据来自自仿真数数据22。Xiaoominng LLi研究究了HVVAC系系统故障障检测和和运行诊诊断的AANN模模型33。根根据法国国专家分分析供暖暖系统运运行出现现的问题题，将供供暖系统统分成77种运行行方式66类故障障。正常运运行(不不是最佳佳运行，而而是次最最佳)；燃烧工工况不好好；换热器器故障；加热曲曲线(低低于或者者超过室室内设定定温度)；初升温温和后期期升温时时

27、间：阀门渗渗漏。他他们的研研究分成成了两个个阶段。第一阶阶段用两两个ANNN对故故障检测测和诊断断，ANNN1用用来判断断正常运运行和供供暖曲线线故障；ANNN2用来来判断其其它的故故障，在在ANNN2诊断断之前，供供暖曲线线故障已已被校准准。由于于ANNN1训练练和试验验期间，太太阳辐射射照度大大，因此此未能很很好地反反映检测测和诊断断效果。ANNN2的训训练样本本不能分分类和分分错类的的少于33%，试试验样本本不能分分类的在在3 %9%之间，分分错类的的为03%。每类故故障选了了70个个样本，共共计4990个样样本，仿仿真包括括了整个个供暖季季节，共共计1996天。在第二二阶段，他他们仿真

28、真了5个个不同的的供暖系系统，做做了以下下试验：改变室室内温度度设定值值、改变变供水温温度、改改变室外外温度、改变建建筑的惯惯性，以以考核网网络的准准确性；用两个个ANNN(同第第一阶段段)与11个ANNN比较较检测和和诊断的的正确性性。试验验证明，用用一个AANN比比用2个个ANNN MMANNN诊断断和检测测故障效效果更好好。SAANK的的正确分分类在991 %-1000%，检检测正常常运行、供暖曲曲线和后后期升温温时间基基本上是是1000%正确确:而MMANNN的错误误分类达达11%266%。1.3 本研究究的内容容本文主要要针对某某制药厂厂生产车车间中央央空调系系统的智智能故障障诊断进

29、进行了研研究，其其中又以以该系统统的空气气处理单单元为主主要的诊诊断对象象。 研究究的主要要内容是是1) 该该中央空空调系统统的组成成；2) 该该系统的的从理论论上得出出空气处处理设备备故障的的表征，并并进行模模糊化，确确定其隶隶属度函函数；3) 建建立BPP神经网网络，并并用于中中央空调调空气处处理器的的故障诊诊断；4) 建建立模糊糊神经网网络；5) 进进行仿真真训练；6) 对对训练后后的BPP神经网网络和模模糊神经经网络进进行验证证对比。 拟解解决的关关键问题题在传统的的专家系系统知识识体系中中，用符符号或数数据结构构来表征征知识，通通过这些些方式序序列地操操作或处处理以获获得推理理结果4

30、。然而在在神经网网络知识识系统中中，情况况就大不不相同了了，知识识不是清清晰的逻逻辑表达达式，而而是被隐隐含在整整个网络络中，尽尽管从网网络的任任何节点点无法知知道它代代表何种种逻辑概概念，但但是从整整体上对对问题却却具有求求解能力力。不过过仅利用用神经网网络的知知识系统统在中央央空调故故障诊断断中也存存在一些些不足，在在某种意意义上，神神经网络络仅是一一个数值值计算“黑箱”，人们们不知道道网络究究竟学习习了什么么，也不不知道网网络以怎怎样的传传输途径径来达到到一个输输出结果果，因而而也就对对结果的的解释发发生了困困难。因因此，本本文在讨讨论中央央空调故故障诊断断问题时时，运用用了模糊糊神经网

31、网络，完完成了中中央空调调空气处处理器的的BP神神经网络络故障诊诊断模型型和模糊糊神经网网络故障障诊断模模型的建建立，通通过对两两种故障障诊断模模型进行行仿真对对比，确确定模糊糊神经网网络在中中央空调调空气处处理器故故障诊断断中的优优越性。重庆科技学院本科生毕业设计 2 故障诊断2 故障障诊断2.1 故障诊诊断研究究的目的的与意义义随着现代代化大生生产的发发展和科科技的进进步，设设备的复复杂程度度日益提提高，如如何保证证设备的的安全运运行，己己成为一一个十分分迫切的的问题。设备故故障诊断断技术是是保障设设备安全全运行的的基本措措施之一一，它能能对设备备故障的的发展做做出早期期预报，对对出现故故

32、障的原原因做出出判断，提提出对策策建议，避避免或减减少事故故的发生生5。设备故障障诊断技技术日益益获得重重视的原原因是，随随着科学学技术与与生产的的发展，机机械设备备工作强强度不断断增大，生生产效率率、自动动化程度度越来越越高，同同时设备备更加复复杂，各各部分的的关联愈愈加密切切，往往往某处微微小故障障就爆发发连锁反反应，导导致整个个设备乃乃至与设设备有关关的环境境遭受灾灾难性的的毁坏。例如119822年江苏苏化肥厂厂合成氨氨压缩机机组发生生强烈振振动，三三次停机机，损失失达千万万元以上上；19995年年山西某某电厂一一台200万千瓦瓦汽轮发发电机组组毁坏，直直接损失失达千万万元66。这这表明

33、采采设备故故障诊断断技术，保保证设备备可靠而而有效地地运行是是极为重重要的。设备故障障诊断技技术日益益获得重重视的另另一个原原因是能能改革维维修体制制。当前前，国内内外对机机械设备备主要采采用计划划维修。在很多多情况下下，这是是不合理理的，这这种没有有针对性性地维修修，只能能增加维维修费用用，不能能很好地地预测和和做出故故障处理理。日本本有资料料指出，采采用诊断断技术后后，每年年设备维维修费用用减少22050，故障障停机减减少755。美美国惠普普杂志载载文称，119800年美国国在设备备维修方方面耗资资约20000多多亿美元元，将近近同年税税收总额额的1/377。大大量事实实表明，对对机械设设

34、备，特特别是关关键设备备实行工工况监控控和故障障诊断的的必要性性与迫切切性。从设备故故障诊断断技术的的起源和和发展来来看，故故障诊断断技术的的目的是是保证可可靠地、高效地地发挥设设备应有有的功能能。这包包含了三三点：一一是保证证设备无无故障，工工作可靠靠；二是是保证物物尽其用用，设备备要发挥挥最大的的效益；三是保保证设备备在将有有故障或或已有故故障时，能能及时诊诊断出来来，正确确地加以以维修，以以减少维维修时间间，提高高维修质质量，节节约维修修费用，应应使重要要的设备备能按其其状态进进行维修修，改革革目前按按时维修修的体制制。应指指出，设设备诊断断技术应应为设备备维修服服务，可可视为设设备维修

35、修技术的的内容，但但它决不不仅限于于为设备备维修服服务，它它还应该该保证设设备能处处于最佳佳的运行行状态，这这意味着着它还应应为设备备的设计计、制造造与运行行服务。所谓故故障是指指设备丧丧失其规规定的功功能。显显然，故故障不等等于失效效，更不不等于损损坏，它它们应该该说是严严重的故故障。故障诊断断技术的的最根本本任务是是能及时时地、正正确地对对各种异异常状态态或故障障状态作作出诊断断，预防防或消除除故障，对对设备的的运行进进行必要要的指导导，提高高设备运运行的可可靠性、安全性性和有效效性，把把故障损损失降低低到最低低水平8。检测对象状态征兆特征信号状态趋势决策故障情况信息提取设备干预2.2 故

36、障诊诊断的内内容故障诊断断的过程程有三个个主要步步骤：第第一步是是检测设设备状态态的特征征信号；第二步步是从所所检测到到的特征征信号中中提取征征兆；第第三步是是根据征征兆和其其它整定定信息来来识别设设备的状状态，从从而完成成故障诊诊断。设设备诊断断过程框框图如图图2.11。对于设备备的故障障诊断，一一是防患患于未然然，早期期诊断：二是诊诊断故障障，采取取措施。具体讲讲，故障障诊断技技术应包包括以下下5个方方面内容容9： 正确确选择与与测取设设备有关关状态的的特征信信号图2.1 设备诊断过程图所测取的的信号应应该包含含设备有有关状态态的信息息，这种种信号称称为特征征信号或或特征参参数。 正确确地

37、从特特征信号号中提取取设备有有关状态态的有用用信息一般来讲讲，从特特征信号号来直接接判明设设备状态态的有关关情况，查查明故障障的有无无是比较较难的。例如，一一般难于于从结构构的振动动信号直直接判明明结构有有无裂纹纹，还需需要根据据振动理理论、信信号分析析理论、控制理理论等提提供的理理论与方方法，加加上试验验研究，对对特征信信号加以以处理，提提取有用用的信息息(称为为征兆)，才有有可能判判明设备备的有关关状态。 根据据征兆正正确地进进行设备备的状态态诊断一般地，不不能直接接采用征征兆来进进行设备备的故障障诊断、识别设设备的状状态。可可以采用用多种的的模式识识别理论论与方法法，对征征兆加以以处理，

38、构构成判别别准则，进进行状态态的识别别与分类类。显然然，状态态诊断是是故障诊诊断的重重点，当当然并不不是唯一一因素，特特征信号号与征兆兆的获取取正确与与否，应应该是能能否进行行正确地地状态诊诊断的前前提110。 根据据征兆与与状态正正确地进进行设备备的状态态分析当状态为为有故障障时，则则应采用用有关方方法进一一步分析析故障位位置、类类型、性性质、原原因与趋趋势等。例如，故故障树分分析是分分析故障障原因的的一种有有效方法法，也可可以应用用神经网网络如有有导师学学习的BBP网络络等。 根据据状态分分析正确确地作出出决策状态分析析结束后后，应干干预设备备及其工工作进程程，以保保证设备备可靠、高效地地

39、发挥其其应有功功能，达达到故障障诊断的的目的。所谓干干预包括括人为干干预和自自动干预预，即包包括调整整、修理理、控制制、自诊诊断等。应当指出出，实际际上往往往不能直直接识别别设备的的状态，因因此事先先要建立立同状态态一一对对应的基基准模式式，由征征兆所作作出的判判别准则则，此时时是同基基准模式式相联系系来对状状态进行行识别与与分类的的。2.3 基于神神经网络络的知识识获取诊断专家家在进行行设备故故障诊断断时，首首先是利利用机器器所表现现的症状状（或征征兆），按按自己以以往所积积累的诊诊断经验验判断机机器故障障的原因因及类型型111。诊诊断的关关键是领领域专家家的经验验知识，这这种知识识是领域域

40、专家在在其诊断断生涯中中从大量量有意义义的故障障实例中中抽象出出来的，有有关故障障、征兆兆和原因因之间相相互关系系的知识识。也就就是说，领领域专家家每当遇遇到一个个新的实实例，他他首先是是由相似似性而联联想到过过去的某某一实例例，并与与之相比比较，然然后作结结论。这这是一种种按相似似进行分分类的方方法。然然而传统统诊断专专家系统统广泛采采用的是是基于规规则表示示领域专专家知识识的方法法，只能能对分类类作出明明确表示示，很难难表示出出故障实实例与实实例相对对比所表表现出来来的相似似性。另另外，知知识工程程师提取取规则不不仅工作作量大、周期长长、效率率低，而而且对某某些经验验知识也也很难用用明确的

41、的规则表表达出来来。因此此，知识识获取就就成为专专家系统统研制中中的瓶颈颈问题。而基于于神经网网络的知知识获取取并不需需要知识识工程师师从领域域专家的的经验中中提取规规则，它它只是对对领域专专家提供供的大量量故障实实例进行行学习，自自动从领领域专家家的实例例中提取取知识，知知识也是是隐含地地分布存存储在神神经中，并并不象规规则那样样显式地地表示出出来，这这种知识识获取的的方式是是自动的的，它在在一定程程度上缓缓解或克克服了传传统专家家系统研研制中存存在的知知识获取取瓶颈问问题112。基于大脑脑神经系系统结构构和功能能模拟基基础上的的神经网网络，可可以通过过对故障障实例的的不断学学习提取取类似实

42、实例之间间的相似似性和不不同类别别实例之之间的差差异，并并体现在在神经网网络中神神经元之之间连接接权值调调整过程程中113。另外外，神经经网络的的求解能能力也较较强，当当环境信信息不十十分完全全时，它它仍然可可以通过过计算而而得出一一个比较较令人满满意的解解答。因因而如果果我们用用神经网网络方法法来构造造故障诊诊断专家家系统不不仅可以以在一定定程度上上克服知知识获取取的瓶颈颈问题，而而且也将将提高系系统的强强壮性。神经网络络获取知知识至少少有以下下两种途途径114： 直接接从数值值化的实实例学习习。根据据领域专专家给出出的一些些诊断实实例偶对对，通过过神经网网络学习习算法自自动从这这些数值值化

43、的偶偶对所表表示的诊诊断经验验中获取取知识，并并将这些些知识分分布存储储在神经经网络中中。 将传传统专家家系统已已获取的的知识特特例化为为神经网网络的分分布式存存储，且且由神经经网络完完成并行行推理。2.4 故障诊诊断方法法故障诊断断方法的的研究是是故障诊诊断技术术的核心心。对状状态监视视，即判判断设备备处于正正常还是是异常状状态，也也就是两两类问题题的判别别，传统统的方法法主要有有对比分分析法、模型分分析法、逻辑推推理法、贝叶斯斯分类法法、距离离函数分分类法、模糊诊诊断法、故障数数分析法法等。对对故障诊诊断，多多类分类类问题，主主要有神神经网络络、专家家系统、遗传算算法等识识别方法法155。

44、现现简单介介绍如下下。 对比比分析法法对比分析析法的基基本思路路是：事事先在故故障机理理研究的的基础上上，通过过计算分分析、试试验研究究、统计计归纳等等手段，确定与各有关状态的特征作为标准模式；然后在设备运行时，选择某种特征，根据其变化规律和参考模式比较，用人工分析的方法，判别设备的运行状态。 模型型分析法法随着计算算机和应应用数学学的发展展，动态态过程一一般都可可用数学学方程描描述。由由于数学学模型能能最本质质地表征征动态过过程规律律，因此此可根据据模型结结构或模模型参数数的变化化，研究究机器的的运行状状态。最最经典的的模型分分析法是是采用时时间序列列分析。时间序序列分析析是根据据观测数数据

45、建立立数学表表达式即即模型，如如果模型型正确，则则动态过过程的基基本规律律、工况况状态正正常与异异常等重重要信息息必然蕴蕴含在模模型的结结构及其其参数之之中，特特别是模模型参数数、残差差平方和和。实践践证明，用用时间序序列分析析建模方方法，在在工况状状态预测测、预报报方面可可取得很很好的效效果。但但是此方方法的建建模需要要时间，难难以适应应实时性性要求高高的场合合，且难难以实现现对非线线性系统统的建模模。 逻辑辑判别法法在大多数数情况下下，过程程参数与与过程状状态之间间没有一一一对应应的因果果关系，然然而在某某些情况况下，如如果征兆兆与状态态之间有有一定的的逻辑联联系，这这时可以以通过征征兆以推推理的方方式判断断机器的的运行状状态。 贝叶叶斯分类类法贝叶斯分分类法是是基于概概率统计计分析的的识别方方法。在在机械工工程中，大大量的问问题是随随机的。可采用用概率密密度函数数描述随随机现象象。把设设备运行行过程中中的状态态看作是是一个随随机变量量，事件件出现的的概率在在很多情情况下是是可以估估计的，这这种根据据先验知知识对工工况状态态出现的的概率作作出的估估计，称称之