毕设之机床厂故障诊断专家系统设计747.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.摘要基于WEB的机床故障诊断系统研究的主要目的是使得用户在机床设备发生故障后，能够借助本系统快速诊断出故障的原因，找到排除故障的方法，有效的缩短因设备故障而造成的设备停机时间。同时对于机床制造商来说，可以通过故障诊断系统减少小故障、常见故障维修的问题，减少维修人员的出差次数，降低了售后技术支持费用，增强产品的市场竞争力。 本文设计并实现了一个基于WEB的故障诊断专家系统，该系统能够提升机床厂维修人员解决问题的效率。对快速恢复生产有重要的作用。系统编程采用ja

2、va语言，适用性强，理论上能在许多终端机上运行。该系统能够快速解决机床的故障问题，系统中分为普通用户系统和管理员用户系统，分别能进行不同类型的操作。论文以无锡锡开源机机床生产产的机床床为研究究对象，首首先介绍绍了故障障诊断技技术和专专家系统统的发展展历史，列列出了该该机床厂厂常见机机床信息息和故障障类型，其其次研究究了故障障诊断专专家系统统的结构构，组成成专家系系统的各各个部分分成分及及其功能能，然后后设计解解决方案案，构建建出系统统的总体体框架，最最后完成成数据库库的设计计，实现现系统的的各个功功能模块块。关键词：专专家系统统 故故障诊断断 机机床故障障 数数据库 javvaAbstrrac

3、ttThe mmainn puurpoose of thee reeseaarchh off Maachiine toool ffaullt ddiaggnossis sysstemm baasedd onn WEEB iis tto mmakee thhe uuserr off thhe mmachhinee toool equuipmmentt caan qquiccklyy diiagnnosee thhe ffaullt rreassonss whhen macchinne ttooll gooes wroong. Annd tthe useer ccan findd a wayy t

4、oo soolvee thhe ffaullts, thrrouggh tthe sysstemmwe caan eeffeectiive shoorteen eequiipmeents dowwntiime duee too eqquippmennt ffaullts. Forr maachiine toool mmanuufaccturrerss, ttheyy caan rreduuce manny ssmalll aand eassy ffaullts duee too exxperrt ddiaggnossis sysstemm, aalsoo thhey cann reduuce

5、thee nuumbeer oof mmainntennancce peooplee, rreduuce thee affterr-saale tecchniicall suuppoort cossts, thhe ssysttem cann immproove thee coompeetittiveenesss oof pprodductts.This papper dessignned aand reaalizzed aa faaultt diiagnnosiis eexpeert sysstemm baasedd onn WEEB sservvicees, thee syysteem c

6、can impprovve tthe effficiienccy oof ssolvvingg maachiine toools prrobllemss. AAnd hass ann immporrtannt eeffeect to quiicklly rresttoree prroduuctiion. Thhis sysstemm usses thee Jaava lannguaage, soo itt caan rrun on manny ttermminaals in theeoryy. Thee syysteem ccan quiicklly ssolvve tthe prooblee

7、m oof mmalffuncctioon oof tthe macchinne ttoolls. Thee syysteem iis ddiviidedd innto orddinaary useers annd aadmiinisstraatorr useers, thhey cann goo foor ddifffereent typpes of opeerattionns.This papper is bassed on wuuxi kaiiyuaan macchinne ttooll plaant, at firrst itt iintrroduucess thhe ddeveelo

8、ppmennt hhisttoryy off faaultt diiagnnosiis ttechhnollogyy annd eexpeert sysstemm, llistts tthe commmonn maachiine toools infformmatiion andd faaultt tyypess, tthenn wee sttudyy thhe sstruuctuure of fauult diaagnoosiss exxperrt ssysttem , diiffeerennt ppartts oof tthe exppertt syysteem aand theeir f

9、unnctiionss, att laast we dessignn thhe ssoluutioons of thee syysteem aand buiild thee syysteemss frrameeworrk, finnallly we commpleetedd thhe ddesiign of thee daatabbasee, aand reaalizzes eacch ffuncction of thee moodulle iin tthe sysstemm.Key wwordd: fauult diaagnoosiss; eexpeert sysstemm; mmachhi

10、nee toool fauultss; ddataabasse; javva llangguagge; 目 录前言1第一章 绪论21.1 故故障诊断断技术现现状、发发展及分分类21.1.11故障诊诊断技术术发展的的过程21.1.22故障诊诊断技术术发展现现状31.1.33故障诊诊断方法法按诊断断方法的的原理可可以分为为：31.2专家家系统的的发展41.3国内内外研究究现状51.4课题题的研究究意义和和研究内内容51.4.11本课题题研究意意义51.4.33本课题题研究的的内容61.5本文文结构6第二章无锡锡开源机机床厂机机床的类类型及常常见故障障72.1开源源机床厂厂常见的的机床72.2机床床

11、常见故故障72.211按发生生故障部部位72.222按故障障发生频频率72.2.33按发生生的故障障性质分分类72.244无锡开开源机床床厂机床床故障7第三章故障障诊断专专家系统统总体设设计架构构73.1系统统的总设设计思想想73.1.11专家系系统的结结构731.22故障诊诊断专家家系统的的优点73133专家系系统的建建立步骤骤73.2系统统的总体体设计732.11系统的的功能结构构图和流流程图7第四章JAAVA语语言的简简介74.1组成成74.2优势势74.3语言言特点7第五章 数数据库设设计75.1数据据库环境境的建立立75.1.11安装myySQLL数据库库75.1.22安装myySQ

12、LL管理软软件Naaviccat forr myySQLL75.2数据据库需求求分析75.2.11本系统统的用户户分为管管理员用用户和普普通用户户75.2.22数据库库概念结结构设计计7第六章 系系统操作作界面设设计与实实现761登录录模块设设计与实实现76.2普通通用户操操作模块块设计与与实现76.3管理理用户操操作模块块设计与与实现7第七章 系系统实现现的若干干问题解解决77.1添加加strrutss包实现现动态aactiion动动作。77.1.11strrutss77.1.22 历史史库添加加机床故故障历史史信息实实例：77.2管理理员和普普通用户户分别在在两种不不同的界界面登录录：7第

13、八章 结结论与展展望78.1论文文总结78.2课题题展望7参考文献7致谢7前言 专家家系统能能够汇集集和管理理来自不不同渠道道、学科科和众多多专家的的经验，适适和用来来解决大大量知识识和经验验才能解解决的问问题。目目前，专专家系统统在各行行各业运运用的非非常良好好，本文文研究机机床故障障方面的的专家系系统。通过研究故故障诊断断专家系系统的设设计方法法，采用用myeecliispsse开发发工具，使使用Naaviccat forr MyySQLL来连接接管理数数据库，设设计开发发出基于于WEBB的故障障诊断专专家系统统。通过过不同的的用户，设设置了不不同的登登录界面面，普通通用户可可以实现现故障

14、的的查询，翻翻阅机床床故障历历史纪录录，管理理员用户户可以实实现知识识库、历历史库等等信息的的增加、删删除、查查询。本系统侧重重的功能能是故障障查询模模块，所所以不涉涉及员工工信息管管理等模模块，该该系统能能提供故故障查询询，机床历历史故障障信息查查询等功功能。并并能对知知识库部部分进行行有效的的管理，保保证软件件的能够够与时俱俱进。由于本课题题研究的的是机床床厂故障障诊断，所以有必要介绍一下故障诊断这门技术的发展历史和现状，而课题研究的内容是机床厂故障诊断专家系统，所以在开篇部分分别从故障诊断技术的发展和专家系统的发展两个方面来分析。 第一章 绪论1.1 故故障诊断断技术现现状、发发展及分分

15、类1.1.11故障诊诊断技术术发展的的过程故障诊断技技术是现现代生产产发展的的产物，早早在200世纪660年代代末，美美国国家家宇航局局（NAASA）就就创立了了美国机机械故障障预防小小组MFFPG（MMachhineery Fauult Preevenntioon GGrouup）。其其后，由由于诊断断技术应应用所产产生的巨巨大的经经济效益益，从而而得到快快速的发发展。如如美国BBechhtell电力公公司开发发了火电电厂机械械设备诊诊断用专专家系统统（SCCOPEE，19987）；美国RRadiial公公司也在在此时开开发了汽汽轮发电电机组振振动诊断断用的专专家系统统（Tuurboomac

16、c 19987）；美国西西屋电气气公司(WHEEC)首首先将网网络技术术应用于于汽轮故故障诊断断，建立立故障诊诊断中心心，将分分布在各各地电站站的多台台机组实实行远程程诊断；美国BBenttly公公司对旋旋转机械械故障诊诊断及传传感器的的研究都都进行了了比较深深入的研研究。当故障诊断断技术在在美国迅迅速发展展的同时时，在西西欧国家家也得到到了相应应的发展展。英国国在19971年年成立了了机械保保健中心心（Meechaaniccal Heaalthh Moonittoriing）,促进进了各类类机械工工厂机械械设备性性能检测测和维修修水平的的提高；法国电电力部门门从19978年年起就在在汽轮发发

17、电机组组上安装装了振动动监测装装置，220世纪纪90年年代又提提出了监监测与振振动支援援站的设设想；还还有瑞士士的ABBB公司司、德国国的西门门子公司司、丹麦麦的B&K公司司等都开开发了有有关诊断断系统及及信号监监测装置置。在亚洲，日日本针对对汽轮发发电机组组寿命监监测和故故障诊断断进行了了很多研研究，119877年东芝芝电气公公司开发发了大功功率汽轮轮机轴系系诊断系系统，220世纪纪90年年代又开开发了机机器寿命命诊断的的专家系系统；日日立公司司于19982年年开发了了汽轮组组寿命诊诊断装置置，并逐逐步形成成了一套套完整的的机器寿寿命诊断断方法；三菱公公司在220世纪纪80年年代也研研制了能

18、能自动进进行异常常征兆监监测并能能诊断其其原因的的诊断系系统11。由上述分析析可知，各各国家有有关故障障诊断技技术的研研究和诊诊断系统统的研制制大多是是从汽轮轮发电机机开始，其其原因：1）电电力系统统对国民民经济建建设和人人民生活活均十分分重要，影影响面广广；2）在在连续生生产系统统中，发发电机、空空气压缩缩机都是是动力源源，如果果一台机机组产生生故障，不不仅影响响其本身身效率的的发挥，还还会影响响整个生生产系统统的正常常运行；3）汽汽轮发电电机组的的生产过过程是连连续的旋旋转过程程，振动动信号拾拾取和信信号处理理的处理理的方法法相对其其他方法法而言比比较成熟熟，在生生产条件件下容易易实现。1

19、.1.22故障诊诊断技术术发展现现状近十年来，国国内外故故障诊断断方法与与技术的的发展主主要集中中在三个个方面，一一是故障障诊断策策略与模模式的研研究，如如分布式式监测诊诊断模式式、基于于intternnet的的远程分分布式监监测诊断断模式等等；二是是智能诊诊断方法法与技术术的研究究，如基基于行为为的神经经网络诊诊断方法法、基于于多智能能体（即即多代理理）的诊诊断方法法等；三三是故障障特征分分析与特特征量提提取的研研究，如如小波分分析和时时频分析析方法的的应用2。1.1.33故障诊诊断方法法按诊断断方法的的原理可可以分为为1).频域域诊断法法 应用用频谱分分析技术术，根据据频谱特特征变化化，判

20、别别机器的的运行状状态及故故障形成成的原因因。2).时域域分析法法 应用用时间序序列模型型及有关关的特性性函数，判判别机器器工况状状态的变变化。3).统计计分析法法 应应用概率率统计模模型及其其有关的的特性函函数，实实现机器器的工况况状态监监视与故故障诊断断。4).非平平稳信号号分析法法 机机械设备备的测试试信号常常常是非非平稳的的，可应应用Wiigneer分部部、小变变换和时时频分析析等方法法进行研研究并提提取特征征量，判判别故障障性质。5).信息息理论分分析法 应用用基于信信息理论论建立的的某些特特性函数数，如KKulll-baack信信息数、JJ散度等等机器运运行过程程中的变变化，进进行

21、机器器的工况况状态分分析与故故障诊断断。6).人工工智能方方法 如如模式识识别、人人工神经经网络、专专家系统统等。由由于人工工智能技技术的发发展而提提出来的的诊断方方法。随随着计算算机和网网络技术术的发展展，分布布式人工工智能方方法的提提出，近近年来又又提出多多代理协协作诊断断方法等等2。1.2专家家系统的的发展专家系统是是一个智智能计算算机程序序系统，其其内部含含有大量量的某个个领域专专家水平平的知识识与经验验，能够够利用人人类专家家的知识识和解决决问题的的方法来来处理该该领域问问题。也也就是说说，专家家系统是是一个具具有大量量的专门门知识与与经验的的程序系系统，它它应用人人工智能能技术和和

22、计算机机技术，根根据某领领域一个个或多个个专家提提供的知知识和经经验，进进行推理理和判断断，模拟拟人类专专家的决决策过程程，以便便解决那那些需要要人类专专家处理理的复杂杂问题，专专家系统统是一种种模拟人人类专家家解决领领域问题题的计算算机程序序系统2。1965年年，f.a.费费根鲍姆姆等人在在总结通通用问题题求解系系统的成成功与失失败经验验的基础础上，结结合化学学领域的的专门知知识，研研制了世世界上第第一个专专家系ddenddrall，可以以推断化化学分子子结构。220多年年来，知知识工程程的研究究，专家家系统的的理论和和技术不不断发展展，应用用渗透到到几乎各各个领域域，包括括化学、数学、物理

23、、生物、医学、农业、气象、地质勘探、军事、工程技术、法律、商业、空间技术、自动控制、计算机设计和制造等众多领域，开发了几千个的专家系统，其中不少在功能上已达到，甚至超过同领域中人类专家的水平，并在实际应用中产生了巨大的经济效益3。专家系统的的发展已已经历了了3个阶阶段，正正向第四四代过渡渡和发展展。第一一代专家家系统（ddenddrall、maacsyyma等等）以高高度专业业化、求求解专门门问题的的能力强强为特点点。但在在体系结结构的完完整性、可可移植性性等方面面存在缺缺陷，求求解问题题的能力力弱。第第二代专专家系统统（myycinn、caasneet、pprosspecctorr、heea

24、rssay等等）属单单学科专专业型、应应用型系系统，其其体系结结构较完完整，移移植性方方面也有有所改善善，而且且在系统统的人机机接口、解解释机制制、知识识获取技技术、不不确定推推理技术术、增强强专家系系统的知知识表示示和推理理方法的的启发性性、通用用性等方方面都有有所改进进。第三三代专家家系统属属多学科科综合型型系统，采采用多种种人工智智能语言言，综合合采用各各种知识识表示方方法和多多种推理理机制及及控制策策略，并并开始运运用各种种知识工工程语言言、骨架架系统及及专家系系统开发发工具和和环境来来研制大大型综合合专家系系统。在在总结前前三代专专家系统统的设计计方法和和实现技技术的基基础上，已已开

25、始采采用大型型多专家家协作系系统、多多种知识识表示、综综合知识识库、自自组织解解题机制制、多学学科协同同解题与与并行推推理、专专家系统统工具与与环境、人工神经网络知识获取及学习机制等最新人工智能技术来实现具有多知识库、多主体的第四代专家系统3。1.3国内内外研究究现状近十年来，无无论在理理论上还还是在系系统开发发方面，故故障诊断断专家系系统的研研究工作作都有了了较大的的发展。最最初人们们研制出出来的专专家系统统，几乎乎都只能能用于实实验室，有有些系统统只是到到了近几几年才在在性能上上有所扩扩展，并并有效的的应用到到实际中中。认识识到这一一点后，人人工智能能领域和和工程领领域的研研究人员员转而降

26、降低研究究对象的的复杂程程度，去去研制一一些基础础问题和和简单系系统及复复合系统统的诊断断专家系系统。随随着各种种技术储储备的增增加，人人们最终终会开发发出能直直接为工工程领域域服务的的高性能能的故障障诊断专专家系统统。我国对专家家系统的的研究开开发起步步较晚，大大约开始始于七十十年代末末，但其其发展速速度是比比较快的的。八十十年代初初，我国国专家系系统研究究从最初初的医疗疗农业领领域，逐逐步渗透透到交通通领域、地地质勘探探、气象象预报等等领域，到到了八十十年代中中期，我我国专家家系统的的应用领领域迅速速扩大，在在数学、物物理、化化学、工工程、机机械、经经济、教教育、军军事等领领域先后后有一批

27、批专家系系统问世世。随着着数控机机床的广广泛应用用，其故故障诊断断专家系系统的研研制开发发越来越越受到人人们的普普遍重视视4。1.4课题题的研究究意义和和研究内内容1.4.11本课题题研究意意义我国企业现现有数控控设备的的利用率率和完好好率普遍遍偏低，除除了由于于普遍存存在的生生产任务务不足的的原因外外，维修修力量不不够和编编程能力力不够成成为开工工不足的的主要原原因，分分别占334.88%和117.66%。影影响数控控设备的的完好率率的主要要原因是是维修力力量不足足，占442.55%55。基于WEBB的机床床故障诊诊断系统统研究的的主要目目的是使使得用户户在机床床设备发发生故障障后，能能够借

28、助助本系统统快速诊诊断出故故障的原原因，找找到排除除故障的的方法，有有效的缩缩短因设设备故障障而造成成的设备备停机时时间。同同时对于于无锡机机床制造造商来说说，可以以通过使使用本系系统减少少小故障障、常见见故障维维修问题题，减少少维修人人员的出出差次数数，降低低了售后后技术支支持费用用，增强强产品的的市场竞竞争力。1.4.33本课题题研究的的内容1.讨论了了世界先先进的故故障诊断断技术及及专家系系统的发发展趋势势，研究究无锡开开源机床床厂的故故障类型型，并以以故障树树的方式式表现出出来。2运用NNaviicatt foor SSQL 建立系系统信息息的数据据库。3.在MyyEcllipsse中

29、编编写程序序，设计计出普通通用户登登录模块块、管理理员登录录模块、历历史库管管理模块块、知识识库管理理模块、故故障查询询模块等等。4在设计计的网页页上进行行各种操操作，实实现用户户对各种种故障进进行查询询，管理理员同时时能够对对历史库库和知识识库的管管理。5.定期对对系统进进行相关关问题检检测，并并提出改改善改进进。1.5本文文结构全文共分八八部分：第一章：绪绪论 本章章介绍了了故障诊诊断技术术发展历历史及现现状，然然后引出出专家系系统的发发展历史史，研究究了国内内外专家家系统的的发展状状况，介介绍了课课题来源源，研究究内容和和意义。第二章：无无锡开源源机床厂厂机床的的类型及及常见故故障 本章

30、章介绍了无无锡开源源机床厂厂的机床床类型，研研究了故故障的类类型，并并用故障障树的方方法分析析归纳出出来。第三章：故故障诊断断专家系系统总体体设计架架构 分析故故障诊断断专家系系统的总总体设计计框架，从从潜在客客户需求求入手，分分析出系系统各个个模块的的功能的的结构图图，并画画用户流流程图。第四章：jjavaa语言的的简介 本本章介绍绍了jaava语语言的特特点及其其优势。第五章：数数据库设设计 本章介介绍本论论文采用用的MyySQLL数据库库，构建建了本系系统的EE-R图图模型，并并根据EE-R图图导入数数据表格格。第六章：系系统操作作界面设设计与实实现 本章显显示本系系统运行行的界面面，分

31、别别进行管管理员用用户和普普通用户户的操作作，管理理员能够够对知识识库、历历史库等等进行增增加、删删除、修修改等操操作，普普通用户户可以查查询故障障原因，查查询机床床的故障障历史。第七章：系系统采用用的若干干技术 本章章介绍了了strrutss技术，如如何实现现增加、删删除等操操作，以以及不同同用户的的登录问问题。第八章：结结论与展展望 总结本本论文研研究成果果，对论论文相关关方面提提出一些些设想。第二章无锡锡开源机机床厂机机床的类类型及常常见故障障2.1开源源机床厂厂常见的的机床该公司主要要生产的的类型主主要是数数控磨床床，在数数控磨床床方面的的技术比比较先进进，该公公司的生生产的机机床类型

32、型如下：数控无心磨磨床MKKS1001000WX110100型针阀阀自动无无心磨床床WX110133型芯轴轴沟道无无心磨床床MK221155数控内内圆磨床床M21116数数控内圆圆磨床WX110122型连杆杆专用无无心磨床床WX110166型气门门杆无心心磨床数控内内外圆复复合磨床床MK227100MK111500/1型型宽砂轮轮无心磨磨床MK111500/3型型数控宽宽沙轮无无心磨床床MK1112000/11型宽砂砂轮无心心磨床WX110100型针阀阀自动无无心磨床床WX110122型连杆杆专用无无心磨床床WX110166型气门门杆无心心磨床MGDD21110B高高精度内内圆磨床床MB221

33、200半自动动内圆磨磨床MK221200B数控控内圆磨磨床MK2281000数控控立式内内圆磨床床2.2机床床常见故故障随着现代社社会的发发展进步步，机床床的功能能结构越越来复杂杂，所出出现的故故障类型型也是多多种多样样，对这这些故障障类型进行合合理的分分类有助助于我们们解决机机床的故故障。2.211按发生生故障部部位机床发生故故障部位位通常分分为机械械系统故故障、电电气系统统故障、液液压/气气动系统统故障。电气系统故故障又可可分为强强电线路路故障与与数控系系统故障障。强电电线路故故障一般般是由各各种继电电器、接接触器线线路故障障与保护护线路及及各种传传感器故故障造成成的;数数控系统统故障主主

34、要是由由于其硬硬件和软软件故障障形成的的。机械系统故故障表现现在运动动失效和和精度超超差两个个方面。运运动失效效大多是是减速箱箱、丝杠杠螺母副副、导轨轨副等故故障造成成的;而而精度超超差又可可分为几几何精度度超差、传传动精度度超差、运运动精度度超差和和位置精精度超差差。液压/气动动系统故故障的出出现一般般是由机机械电气气引起的的故障、液液压/气气动传动动与控制制故障造造成的。液液压传动动与控制制故障又又可体现现在驱动动部分的的故障、执执行部分分的故障障、控制制部分的的故障和和辅助部部分的故故障等5。2.222按故障障发生频频率数控机床的的故障发发生频率率在其使使用期内内是不相相同的。由由于机床

35、床在运行行中有一一种固有有的特性性曲线叫叫“浴盆曲曲线”6，如图2-1所示示。因此也也可将故故障类型型分为初初期故障障、偶发发故障和和磨损故故障。图2-1设设备使用用失效的的“浴盆曲曲线”使用初由于于机床各各部位需需要磨合合，操作作人员也也要熟悉悉机床而而故障失失效率高高一点，中中期机床床趋于稳稳定，因因故障而而发生的的失效率率低，超超过损耗耗失效期期后，机机床各个个部位老老化退化化，因而而故障概概失效率率又增加加。初期故障是是设备使使用初期期的故障障，故障障频率较较高，一一般无规规律可循循。在这这个时期期，电气气、液压压和气动动系统故故障频率率约占整整个初始始故障的的90%6，为此此，要加加

36、强对机机床的检检测，勤勤记录，定定期对机机床进行行机电调调整，以以保证设设备各种种运行参参数处于于技术规规范之内内。偶发故障是是在正常常运转阶阶段，由由于操作作和维护护不良而而造成的的。此时时，各类类元器件件器质性性的故障障较为少少见，但但不排除除偶发故故障的产产生，所所以，在在这个时时期内要要坚持做做好设备备运行记记录，以以备排除除故障时时参考。磨损故障是是由于年年久失修修和磨损损而产生生的故障障，故障障频率较较高，故故障性质质属于渐渐发性。例例如橡胶胶件的老老化，轴轴衬和液液压缸的的磨损，限限位开关关接触灵灵敏度以以及某些些电子元元器件品品质因素素下降等等。2.2.33按发生生的故障障性质

37、分分类按性质可分分为系统统性故障障和随机机性故障障。系统统性故障障通常是是指只要要满足一一定的条条件或超超过某一一设定的的限度，工工作中的的数控机机床必然然会发生生的故障障。如:机床加加工因切切削量过过大达到到某一极极限值时时必然会会发生过过载或超超温报警警。随机性故障障通常是是指数控控机床在在同样的的条件下下工作时时只偶然然发生一一次或两两次的故故障。这这类故障障的发生生往往与与安装质质量、组组件排列列、参数数设定、元元器件品品质、操操作失误误与维护护不当，以以及工作作环境影影响等诸诸因素有有关。由由于其具具有偶发发性，进进行原因因分析与与故障诊诊断较其其它故障障困难得得多。2.244无锡开

38、开源机床床厂机床床故障此处用故障障树的方方法表示示出来，如如图2-2、2-33、2-4、22-5、22-6、22-7所所示：图2-2机机床故障障总体结结构的故故障树图2-3 无心磨磨床故障障树图2-4 内圆磨磨床的故障树 图2-5 超精机机机床故故障树图2-6 电气部部分故障障树图2-7液液压部分分的故障障此处利用故故障树的的分析方方法，非非常直观观，明了了，能够够清晰了了解各个个机床不不同部位位或不同同类型的的所有故故障。第三章故障障诊断专专家系统统总体设设计架构构随着数控机机床技术术的不断断进步和和计算机机语言的的迅猛发发展，各各行各业业对专家家系统的的应用越越来越多多,尤其其是在制制造企

39、业业中。充充分利用用现有的的有利条条件，开开发机床床的专家家系统,是非常常可行的的。专家家系统有有助提高高机床厂厂解决问问题的能能力,增增加企业业的生产产效率,从而产产生经济济效益。3.1系统统的总设设计思想想对于机床故故障诊断断的查询询是基于于webb的故障障诊断系系统，本本系统功功能侧重重于故障障的查询询，知识识库的更更新，所所以该系系统的用用户模块块结构相相对简单单。知识识库、历历史库模模块的功功能相对对复杂，能能够进行行增加、删删除、修修改等操操作。3.1.11专家系系统的结结构专家系统的的结构是是指专家家系统各各组成部部分的构构造方法法和组织织形式。不不同类型型的专家家系统，其其功能

40、和和结构上上也不尽尽相同。专专家系统统一般由由知识库库及其管管理系统统、推理理机、综综合数据据库、知知识获取取机制、解解释机构构和人机机接口六六部分组组成。1).知识识库及其其管理系系统知识库是以以一致的的形式存存储知识识的机构构，用于于存储某某领域专专家的经经验性知知识、原原理性知知识、相相关的事事实、可可行操作作与规则则等。解解决知识识、获取和和知识表表示问题题是建立立知识库库的关键键问题。2).知识识获取机机制知识获取机机制的建建立，实实质上是是设计一一组程序序，把知知识送入入到知识识库，负负责维护护知识的的正确性性、一致致性和完完整性。知知识获取取是专家家系统知知识库是是否优越越的关键

41、键，我们们试图建建立自动动知识获获取机制制，实现现专家系系统的自自动学习习功能，不不断地扩扩充和修修改知识识库中的的内容。3).综合合数据库库综合数据库库又称全全局数据据库或“黑板”等，它它用于存存储领域域或问题题的初始始数据（信信息）、推推理过程程中得到到的中间间结果或或状态以以及系统统的目标标结果，包包含了被被处理对对象的一一些问题题描述、假假设条件件、当前前事实等等。4).推理理机推理机是专专家系统统中实现现基于知知识推理理的部件件，是基基于知识识的推理理在计算算机中的的实现，是是专家系系统的核核心部分分。推理理机用于于记忆所所采用的的规则和和控制策策略的程程序，完完成依据据一定的的知识

42、规规则从已已有的事事实推出出结论的的近似专专家的思思维过程程，保证证整个专专家系统统能够以以逻辑方方式协调调地工作作。5).解释释机构解释机构能能够向用用户解释释专家系系统的行行为，包包括解释释推理结结论的正正确性以以及系统统输出其其它候选选解的原原因。这这是专家家系统区区别于其其它软件件系统的的主要特特征之一一，解释释机构实实际上也也是一组组计算机机程序，通通常采用用预置文文本法和和路径跟跟踪法。当当用户有有询问需需求时，解解释机构构可以跟跟踪和记记录推理理过程，把把解答通通过人机机交互接接口输出出给用户户。6）.人机机接口接口又称界界面，是是用户与与专家系系统之间间的连接接桥梁，它它能够使

43、使系统与与用户进进行对话话，使用用户能够够输入必必要的数数据、提提出问题题和了解解推理过过程及推推理结果果。专家家系统则则通过接接口，要要求用户户回答提提问，并并回答用用户提出出的问题题，进行行必要的的解释6。 31.22故障诊诊断专家家系统的的优点1）.故障障诊断专专家系统统能够高高效率、准准确、周周到、迅迅速和不不知疲倦倦地进行行工作。2）.故障障诊断专专家系统统解决实实际问题题时不受受周围环环境的影影响，也也不可能能遗漏忘忘记。3）.专家家系统能能促进各各领域的的发展，它它使各领领域专家家的专业业知识和和经验得得到总结结和精炼炼，能够够广泛有有力地传传播专家家的知识识、经验验和能力力。专

44、家系统能能汇集多多领域专专家的知知识和经经验以及及他们协协作解决决重大问问题的能能力，它它拥有更更渊博的的知识、更更丰富的的经验和和更强的的工作能能力。4）.研究究专家系系统能够够促进整整个科学学技术的的发展。专专家系统统对人工工智能的的各个领领域的发发展起了了很大的的促进作作用，并并将对科科技、经经济、国国防、教教育、社社会和人人民生活活产生极极其深远远的影响响。3133专家系系统的建建立步骤骤1）.识别别过程识别过程也也可看作作知识获获取阶段段，在此此过程中中，要确确定所处处理问题题的特征征，明确确要建立立的专家家系统要要解决的的问题及及要用到到的相应应领域背背景知识识。这是是完成专专家系

45、统统设计的的关键。只只有对机机床故障障诊断特特性了解解的比较较全面，所所建立的的专家系系统的求求解能力力才能是是比较完完备的。首首先确定定数控机机床故障障诊断专专家系统统要解决决的最终终目标，依依次逐步步分析与与该目标标相关的的诸多因因素，然然后再逐逐步分析析这些因因素。2）.概念念化过程程概念化过程程是对识识别阶段段取得的的各种因因素进行行抽象化化，找出出表达知知识的概概念，建建立“概念化化模型”。在建建立专家家系统时时，明确确系统中中的基本本概念，并并建立他他们各自自的基本本内容及及相互联联系。3).格式式化过程程这一过程实实际上是是设计和和组织知知识的结结构。由由于知识识库是专专家系统统

46、的核心心，它的的结构直直接影响响到专家家系统求求解问题题的有效效性，因因而格式式化过程程又是建建立专家家系统的的关键。根根据机床床故障诊诊断专家家系统在在知识库库及问题题求解方方法上的的特点，在在组织知知识库、建建立知识识库时，首首先确定定采用的的知识表表达方式式与推理理技术。4).实现现为了产生体体现数控控机床故故障诊断断知识的的各种计计算机形形式，使使这些知知识在计计算机中中发挥有有效的作作用以产产生问题题的求解能能力，必必须把经经形式化化的知识识表示成成计算机机的内部部语言。还还要针对对系统的的要求，建建立必要要的解释释机制和和良好的的用户界界面。5).测试试这一阶段主主要是验验证体现现

47、知识的的各种规规则或知知识实体体。在建建立了数数控机床床故障诊诊断专家家系统知知识库后后，知识识库中可可能会有有大量冗冗余知识识或不一一致的知知识，进进而引起起专家系系统查询询功能的的低效。测测试的主主要目的的就是要要确证所所建立的的数控机机床故障障诊断专专家系统统知识库库的正确确性。6).维护护在此阶段，扩扩充、修修改知识识库中的的各种信信息，以以使数控控机床故故障诊断断专家系系统更进进一步完完善。这这一阶段段与前几几个阶段段有着密密切的联联系，如如实现阶阶段中的的各种知知识获取取手段。实实际上，以以上各个个步骤都都有密切切的联系系，而且且为了使使数控机机床故障障诊断专专家系统统投入实实用而日日益完善善，每一一个阶段段都应重重复多次次。3.2系统统的总体体设计本文用了IIE浏览览器，当当浏览器器进行操操作时，自自动将需需要的信信息放入入一个表表单中，当当触发动动作时，将将此表单单的信息息