故障诊断理论方法ppt课件.ppt

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1、资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第八章第八章 故障诊断理论方法故障诊断理论方法8.1 诊断方法分类诊断方法分类8.2 灰色系统诊断方法灰色系统诊断方法8.3 人工神经网络诊断方法人工神经网络诊断方法资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值8.1 诊断方法分类诊断方法分类常规的故障诊断方法：谱分析法、时域分析法常规的故障诊断方法：谱分析法、时域分析法。线性关系（一一对应）线性关系（一一对应）非线性对应关系非线性对应关系资金

2、是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值状态识别 状态分类模式识别征兆与故障状态为非线性对应关系给机械设备征兆与故障状态为非线性对应关系给机械设备的故障状态诊断增加了困难。的故障状态诊断增加了困难。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值一、一、对比诊断法对比诊断法二、二、函数（模型）诊断法函数（模型）诊断法三、三、逻辑诊断法逻辑诊断法四、四、模糊诊断法模糊诊断法五、五、统计统计诊断法诊断法六、六、故障树分析法故障树分析法七、七、专

3、家诊断系统专家诊断系统八、基于灰色系统理论的诊断方法八、基于灰色系统理论的诊断方法九、基于人工神经网络理论的诊断方法九、基于人工神经网络理论的诊断方法资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值一、对比诊断法：一、对比诊断法：将征兆与相应的参考基准（特征）模式进行比较将征兆与相应的参考基准（特征）模式进行比较诊断。诊断。转子不平衡转子不平衡资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 特征模式（参考模式）对比特征模式（参考模式）对比油膜

4、涡动油膜涡动返回返回资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值二、二、函数（模型）诊断法：函数（模型）诊断法：由征兆与状态间的数学模型进行计算诊断。由征兆与状态间的数学模型进行计算诊断。根据模型结构或模型参数的变化，研究机器的运行状态。控制系统的故障诊断、化工过程的故障诊断等。返回返回资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值三、三、逻辑诊断法：逻辑诊断法：根据征兆与状态间的逻辑关系进行推理诊断。根据征兆与状态间的逻辑关系进行推理诊

5、断。状态类型：好、坏好、坏 有、无有、无 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 例如例如润滑油污染分析：润滑油污染分析：通过光谱、铁谱、磁塞通过光谱、铁谱、磁塞分析设备润滑油中所含的金属微粒的情况，作为机分析设备润滑油中所含的金属微粒的情况，作为机械设备运行的征兆，根据机器运动部分有关零件的械设备运行的征兆，根据机器运动部分有关零件的材料与成分，从微粒变化情况推断设备磨损和零件材料与成分，从微粒变化情况推断设备磨损和零件磨损情况。磨损情况。物理逻辑判别物理逻辑判别 根据征兆与状态之间的物理关系，进行推理。根

6、据征兆与状态之间的物理关系，进行推理。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 数理逻辑判别数理逻辑判别 根据征兆与状态之间的数理逻辑关系（即布尔函数），在获得征兆后，按照逻辑代数运算规则，判别工况状态。返回返回资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值四、四、模糊诊断法：模糊诊断法：考虑人对机械设备征兆与状态评价的主观不确考虑人对机械设备征兆与状态评价的主观不确定性或模糊性，应用模糊逻辑分析多种征兆与多种状定性或模糊性，应用模糊

7、逻辑分析多种征兆与多种状态间的模糊关系进行分析诊断。态间的模糊关系进行分析诊断。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值q 模糊关系方程：模糊关系方程：B=R A R称为模糊关系矩阵：资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 原因原因征兆征兆气门弹气门弹簧断簧断y y1 1喷油头积喷油头积炭堵孔炭堵孔y y2 2机油管机油管破裂破裂y y3 3喷油喷油过迟过迟y y4 4喷油泵驱喷油泵驱动键滚键动键滚键y y5 5排气过热排气过

8、热 x x1 10.60.60.40.40 00.980.980 0振振 动动 x x2 20.80.80.980.980.30.30 00 0扭矩急降扭矩急降 x x3 30.950.950 00.80.80.30.30.980.98机油压过低机油压过低x x4 40 00 00.980.980 00 0机油耗量大机油耗量大x x5 50 00 00.90.90 00 0转速上不去转速上不去x x6 60.30.30.60.60.90.90.980.980.950.95柴油机故障的模糊关系柴油机故障的模糊关系 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值

9、，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值q 最大隶属准则最大隶属准则隶属于模糊子集 ，即发生了第i 种故障。模糊诊断准则模糊诊断准则 模糊诊断的实质是根据模糊关系矩阵 R 及征兆模糊矢量A，求得状态模糊矢量B，然后根据判断准则确定有无故障。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值q 择近准则择近准则贴近度：贴近度：一对模糊集之间的接近程度q 模糊聚类准则模糊聚类准则 在确定模糊等价关系矩阵后，根据截集定理，在适当的限定值上进行截取，即按照不同水平对矩阵R进行分割和归类，从而获得相应的故障类别。返回返回资金是运

10、动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值五、五、统计诊断法：统计诊断法：考虑到客观事物发生的不确定性，即事件按一考虑到客观事物发生的不确定性，即事件按一定的概率发生，而应用统计模式识别进行分类诊断。定的概率发生，而应用统计模式识别进行分类诊断。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值二维模式平面两类状态的理论分布二

11、维模式平面两类状态的理论分布 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值磨削烧伤在线识别方法磨削烧伤在线识别方法 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 贝叶斯贝叶斯(BayesBayes)分类法分类法 机械设备运行和机械制造过程的状态都是一个随机变量，事件出现的概率在很多的情况下可以通过统计的方法作出估计，这种根据先验知识对工况状态出现的概率作出的估计，称之为先验概率先验概率。前提：前提：各类别总体的概率分布已知各类别总体的概

12、率分布已知 进行决策分类的类别数一定进行决策分类的类别数一定资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值状态空间可写成 ，其中 是 状态空间中的一个模式点，在工况监视过程中，主要是判别工况正常与异常两种状态，它们的先验概率用 和 表示，显然：假设x为特征矢量，p(x|i)是i状态下特征观察x的类条件概率密度。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值根据Bayes公式有：式中p(i|x)表示已知观测样本条件下，i 出现的概率，称为后验

13、概率后验概率。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值q 基于最小错误率的贝叶斯决策基于最小错误率的贝叶斯决策错误率最小：x来自于哪类的概率大，x就 属于该类。决策规则：等价规则1：资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值等价规则2：等价规则3：似然比资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值错误率：最优决策分类面最优决策分类面资金是运动的价值，资

14、金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值q 基于最小风险（损失）的贝叶斯决策基于最小风险（损失）的贝叶斯决策风险风险：决策代价；决策损失 在故障诊断中，误判的概率是客观存在的，错判性质不同，后果严重性不同。把异常工况判为正常工况，即将废品判成合格品，它的影响不只局限该工件在某一工序的损失，而将影响后续工序甚至产品质量，更为严重的是把某些废品当做正品装入机器中，成为使用厂生产系统突发性故障的隐患。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 c c 2

15、2 1 1(p p,c c)(p p,2 2)(p p,1 1)p p(2 2,c c)(2 2,2 2)(2 2,1 1)2 2(1 1,c c)(1 1,2 2)(1 1,1 1)1 1状状 态态状态决策损失一般决策表一般决策表(i,j)：属j类的样本决策到i类时的损失资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 对于给定的x，若采取决策i，由决策表可见，对应于决策i，可以在c个(i,j)，j=1c，中任取一个，其相应概率为P(j/x)。因此在采取决策i的情况下的条件期望损失（条件风险）为：资金是运动的价值，资

16、金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 在考虑错判带来的损失时，如果在采取每一个决策或行动时，都使其条件风险最小，则对所有x 作出决策时，其期望风险也必然最小。这样的决策就是最小风险贝叶斯决策最小风险贝叶斯决策。决策规则为：可以证明最小错误率贝叶斯决策是最小风险贝叶斯决策在01损失函数条件下的特例。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 先验概率先验概率P P(i i)未知或可变条件下最大可未知或可变条件下最大可能地使风险最小，即在最差情况下，

17、争取得能地使风险最小，即在最差情况下，争取得到最好的结果。到最好的结果。q 最小最大决策最小最大决策资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值ga*aPa*()1FE1P()1GBAGP()1Pb*()1bgb*EF1对应于 的最小风险Pa*()1决策域一定决策域不同风险不随P(i)的变化而变化，此时最大风险最小资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 距离函数分类法距离函数分类法 出发点：由n个特征参数组成的特征向量相当于n维特

18、 征空间上的一个点 同类模式点具有聚类性，且不同类模式点有 不同的聚类域和聚类中心 以待检模式与各模式聚类中心的距离作为判 别函数，判别待检状态的属性资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值d2d1Ax1x2M0102资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值q 空间（几何）距离空间（几何）距离欧氏距离欧氏距离（Euclidean distance）特点：不受坐标旋转、平移的影响。特征须归一化以消除特征分量量纲对欧氏距离的影响：资

19、金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值W为权系数矩阵。当当 w1、w2、wn 取不同值时，表明矢量中各个分量对分类的作用不同。加权欧氏距离：加权欧氏距离：资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值马氏距离马氏距离（Mahalanobis distance）M为聚类中心（样本X的均值），R为类样本协方差矩阵，即：优点：排除了特征参数之间的相互影响。返回返回资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而

20、增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值六、故障树分析法六、故障树分析法 故障树分析法是把所研究系统的最不希望发生故障树分析法是把所研究系统的最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，然后寻找直接导的故障状态作为故障分析的目标，然后寻找直接导致这一故障发生的全部因素，再找出造成下一事件致这一故障发生的全部因素，再找出造成下一事件发生的全部直接因素，一直追查到毋需再深究的因发生的全部直接因素，一直追查到毋需再深究的因素为止。素为止。把最不希望发生的事件称为把最不希望发生的事件称为顶事件顶事件，毋需再深，毋需再深究的事件称为究的事件称为底事件底事件，介于顶事件与底事件之间的，介于顶事件与底事

21、件之间的一切事件称为一切事件称为中间事件中间事件。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值故障树：故障树：用相应的符号表示顶事件、中间事件和底事件，并用适当的逻辑门把顶事件、中间事件和底事件联结形成的树形图树形图。故障树用于表示系统或设备的特定事件(不希望发生的事件)与它的各个子系统或各个部件故障事件之间的逻辑结构关系。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值故障树分析的步骤如下：故障树分析的步骤如下：（1 1）选择顶事件；）选

22、择顶事件；（2 2）建立故障树；）建立故障树；（3 3）求故障树的结构函数；）求故障树的结构函数；（4 4）定性分析；）定性分析；（5 5）定量分析。）定量分析。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值45312反应装置冷却装置温度计压力计供料装置资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值振动峰峰值大 基频振

23、动低频振动二倍频振动广谱振动 不平衡振动 热弯曲油膜涡动 油膜振荡 支承问题轴裂纹 不对中摩擦 联轴器问题初始不平衡 零部件脱落 .汽轮发电机组故障树汽轮发电机组故障树 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值类别类别名名 称称符符 号号说说 明明事事件件符符号号底底事事件件基本事件基本事件 不能再分解或毋需再深究的底事件叫不能再分解或毋需再深究的底事件叫做基本事件，它总是某个逻辑门的输入做基本事件，它总是某个逻辑门的输入事件而不是输出事件。事件而不是输出事件。未探明事件未探明事件 原则上应进一步探明其原因，但

24、暂不原则上应进一步探明其原因，但暂不必或暂不能探明其原因的底事件（又称必或暂不能探明其原因的底事件（又称省略事件或不完整事件）。省略事件或不完整事件）。结结果果事事件件顶事件顶事件 由其它事件或事件组合所导致的事件，由其它事件或事件组合所导致的事件，叫做结果事件，若该事件是最关心的且叫做结果事件，若该事件是最关心的且位于故障树顶端的最终结果事件，则叫位于故障树顶端的最终结果事件，则叫做顶事件，位于底事件与顶事件之间的做顶事件，位于底事件与顶事件之间的结果事件，叫做中间事件。结果事件，叫做中间事件。中间事件中间事件特特殊殊事事件件开关事件开关事件 在正常工作条件下必然发生或必然在正常工作条件下必

25、然发生或必然不发生的特殊事件。不发生的特殊事件。条件事件条件事件 描述逻辑门起作用的具体限制的特殊描述逻辑门起作用的具体限制的特殊事件。事件。故障树分析所用的符号故障树分析所用的符号 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值故障树分析所用的符号故障树分析所用的符号 类别类别名名 称称符符 号号说说 明明逻逻辑辑门门符符号号基基本本门门与门与门 仅当所有输入事件都发生时，输出事件才发仅当所有输入事件都发生时，输出事件才发生，与门表示了输入与输出之间的一种因果关生，与门表示了输入与输出之间的一种因果关系。系。或门或

26、门 至少一个输入事件发生时，输出事件才发生，至少一个输入事件发生时，输出事件才发生，或门并不传递输入与输出的因果关系，输入故或门并不传递输入与输出的因果关系，输入故障不是输出故障的确切原因，只表示输入故障障不是输出故障的确切原因，只表示输入故障来源的信息。来源的信息。非门非门 输出事件是输入事件对立关系。输出事件是输入事件对立关系。修修正正门门顺序与门顺序与门 仅当输入事件按规定的顺序依次发生时，输仅当输入事件按规定的顺序依次发生时，输出事件才发生。出事件才发生。持续时间与门持续时间与门 仅当输入事件发生并持续一定时间时，才导仅当输入事件发生并持续一定时间时，才导致输出事件发生。致输出事件发生

27、。表决门表决门 仅当仅当n n个输入事件中有个输入事件中有r r个或个或r r个以上的事件个以上的事件发生时，输出事件发生。发生时，输出事件发生。异或门异或门（互斥或门）（互斥或门）在或门诸输入事件中，仅当单个事件发生时，在或门诸输入事件中，仅当单个事件发生时，输出事件才发生。输出事件才发生。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值油油泵泵驱驱动动电电路路故故障障树树 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值故故障障树树举举例例

28、 返回返回资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值七、专家诊断系统七、专家诊断系统专家系统：基于知识(Knowledge-based)的人工智能系统。专家系统实质是应用大量人类专家的知识和推理方法求解复杂的实际问题的一种人工智能计算机程序。专家系统能够模拟、再现、保存和复制有时还能超过人类专家的脑力劳动，是人工智能领域中目前最活跃最成功的一个分支。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值l 专家系统的基本结构及其功能专家系统的基

29、本结构及其功能资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值特点：特点：包含知识和推理的智能计算机程序 求解问题的知识与程序和数据结构分离。增强了系统的适应性和灵活性 五个基本组成部分：知识库、推理机、数据库以及解释程序、知识库、推理机、数据库以及解释程序、知识获取程序知识获取程序资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 知识库知识库q 知识库是专家系统的核心q 专家知识、经验与书本知识、常识的存储器 专家诊断系统知识库通常包括：背景

30、知识背景知识 背景知识作为辅助信息，在推理过程中起着重要作用。如设备运行规范可以成为诊断过程中触发、激活某一诊断规则的依据等。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 诊断知识诊断知识 领域专家在长期的诊断实践中积累起来的知识和经验。产生式规则表达：IF THEN WITH 现象：现象：观察到的机组症状假设：假设：表示机组的故障或中间结论置信度：置信度：表示在观察到这些“现象”后，推断机组具有这类故障的可信程度。一般诊断知识按故障树结构分层组织。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随

31、时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值规则规则2 2=(基频振动基频振动(如果如果 振动工频分量占通频振幅的比例大于振动工频分量占通频振幅的比例大于60 0.95；过临界转速对振幅明显增大，且相位变化大于过临界转速对振幅明显增大，且相位变化大于100 0.8；稳速时，相位不随时间、负荷而变化稳速时，相位不随时间、负荷而变化0.8)；(则则 不平衡故障不平衡故障 0.9)；置信度置信度资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 机组病例与运行档案机组病例与运行档案 描述机组以往诊断病例及其安装维

32、修的记录情况，它对如何沿最有可能的故障方向进行诊断推理具有很大影响。过程性知识过程性知识 一系列分析计算程序，以独立的模块形式存在，在诊断过程中需要时被调用。如在诊断中需要获取某振动信号关于转速频率的谱峰情况，就需调用 FFT频谱计算程序。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 控制性知识控制性知识 对领域知识起指导作用的知识，如引导规则的选择，控制推理路径及指明诊断系统在诊断过程中对机组运行数据进行何种分析等。决策知识决策知识 机组发生某故障时应采取的措施。它包括机组本身的运行规程和领域专家处理该类故障时的

33、措施方法，另外还包括在不能确诊某故障时向用户建议应重点监测何种信号及注意事项。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 数据库数据库 专家系统中用于存放反映系统当前状态的事实专家系统中用于存放反映系统当前状态的事实数据的场所。包括：用户输入的事实，已知的事实数据的场所。包括：用户输入的事实，已知的事实以及推理过程中得到的中间结果等。以及推理过程中得到的中间结果等。动态数据库：动态数据库：保存推理过程中，产生的中间结论（包括最终保存推理过程中，产生的中间结论（包括最终结论），以及大量的症状信息和推理路径。结论），

34、以及大量的症状信息和推理路径。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 推理机推理机 推理机是专家系统的灵魂，它根据当前输入信推理机是专家系统的灵魂，它根据当前输入信息和过去历史情况，激活知识库中的有关规则，按息和过去历史情况，激活知识库中的有关规则，按一定的推理策略完成证据与假设之间的映射关系。一定的推理策略完成证据与假设之间的映射关系。推理过程中通常需要保存推理轨迹以期对诊断推理过程中通常需要保存推理轨迹以期对诊断结果进行解释。结果进行解释。推理策略：正向推理、反向推理和正反向混合推理推理策略：正向推理、反

35、向推理和正反向混合推理资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 解释程序解释程序 对于诊断结果，若用户有疑问或不解，通过对于诊断结果，若用户有疑问或不解，通过解释程序对诊断结果、推理路径和症状信息进行解释程序对诊断结果、推理路径和症状信息进行解释，提高系统的透明性和可信性；解释，提高系统的透明性和可信性；知识获取知识获取 研究如何把研究如何把“知知识识”从人从人类专类专家家大大脑脑中提取和中提取和总结总结出来，并且保出来，并且保证证所所获获取的知取的知识间识间的一致性，的一致性，它是它是专专家系家系统统开开发发

36、中的一道关中的一道关键键工序。工序。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值专家系统的局限性：专家系统的局限性：知识获取的瓶颈。知识获取的瓶颈。难于处理多个领域专家知识间的相互矛盾难于处理多个领域专家知识间的相互矛盾 自学习能力几乎没有。自学习能力几乎没有。窄台窄台阶阶效效应应：专专家系家系统统能以能以专专家水平家水平处处理理专专家知家知识领识领域以内的域以内的问题问题，而不能，而不能处处

37、理理专专家知家知识领识领域以外域以外的任何的任何问题问题。现现有有逻辑逻辑理理论论表达和表达和单一推理机制单一推理机制的局限的局限 运行过程中大量的人工干预运行过程中大量的人工干预返回返回资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值8.2 灰色系统诊断方法灰色系统诊断方法白色系统：白色系统：是指因素与系统性能特征之间有明确的映射关系。黑色系统：黑色系统：系统性能特征与因素间关系完全未知。灰色系统：灰色系统：系统信息不完全已知。大多数运行的机械设备都具有灰色系统的特征。故障诊断就是利用已知的信息去认识这个含有未知信息

38、的系统特性、状态和发展趋势，并对未来作出预测和决策。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值灰色系统理论灰色系统理论的主要内容：的主要内容：灰色系统分析灰色系统分析 灰色系统建模灰色系统建模 灰色系统预测灰色系统预测 灰色系统决策灰色系统决策 灰色系统控制灰色系统控制资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值灰色关联诊断法灰色关联诊断法 设系统要建立的故障标准模式特征向量的个数，即设系统要建立的故障标准模式特征向量的个数，即要诊断

39、的要诊断的故障种类数为故障种类数为m m，每种，每种标准模式特征向量标准模式特征向量中所包含的元素个数为中所包含的元素个数为n n，则可建立相应的故障标准，则可建立相应的故障标准模式特征向量矩阵：模式特征向量矩阵：资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值设实测信号的设实测信号的待检特征向量待检特征向量为为 待检特征向量待检特征向量y yT T与标准特征向量矩阵与标准特征向量矩阵X XR R中各标准模中各标准模式特征向量对应的元素的式特征向量对应的元素的最小绝对差值最小绝对差值为：为：待检特征向量待检特征向量y

40、yT T与标准特征向量矩阵与标准特征向量矩阵X XR R中各标准模中各标准模式特征向量对应的元素的式特征向量对应的元素的最大绝对差值最大绝对差值为：为：资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 待检特征向量待检特征向量y yT T与标准特征向量矩阵与标准特征向量矩阵X XR R在在k k点的点的关联度关联度系数系数ijij(k)(k)的表达式为：的表达式为：式中式中为分辨系数，满足为分辨系数，满足(01)(01)，是可事先确定的常数，是可事先确定的常数，一般取一般取0.50.5。相应的相应的关联度关联度为为：资

41、金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 从而可得关联度序列从而可得关联度序列RRrr1 1，r r2 2，r rm m。采用优势分。采用优势分析的思想，根据待检信号的故障模式划归为标准故障模式的可析的思想，根据待检信号的故障模式划归为标准故障模式的可能性大小的次序，对系统进行故障诊断时。能性大小的次序，对系统进行故障诊断时。当待检模式序列和某一标准故障模式序列关联度当待检模式序列和某一标准故障模式序列关联度最大时，则可认为待检模式属于相应的标准模式最大时，则可认为待检模式属于相应的标准模式，从，从而达到对模式的

42、真正分类识别。而达到对模式的真正分类识别。鉴于不同特征参数对机器运行状态影响程度的不同，鉴于不同特征参数对机器运行状态影响程度的不同，对每个特征参数赋与不同的权数对每个特征参数赋与不同的权数(k)(k)，则，则 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值灰色关联诊断法计算框图灰色关联诊断法计算框图灰色关联诊断法计算框图灰色关联诊断法计算框图资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值灰色关联诊断实例：灰色关联诊断实例：三相异步电动机故

43、障诊断三相异步电动机故障诊断资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值灰色关联诊断实例：灰色关联诊断实例：灰色关联诊断实例：灰色关联诊断实例：三相异步电动机故障诊断三相异步电动机故障诊断三相异步电动机故障诊断三相异步电动机故障诊断三种故障状态的标准模式特征向量三种故障状态的标准模式特征向量三种故障状态的标准模式特征向量三种故障状态的标准模式特征向量XrXr三组待检故障状态的模式特征向量三组待检故障状态的模式特征向量三组待检故障状态的模式特征向量三组待检故障状态的模式特征向量YtYt资金是运动的价值，资金的价值是随

44、时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值灰色关联诊断结果：灰色关联诊断结果：灰色关联诊断结果：灰色关联诊断结果：三相异步电动机故障诊断三相异步电动机故障诊断三相异步电动机故障诊断三相异步电动机故障诊断返回返回资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值8.3 人工神经网络诊断方法人工神经网络诊断方法 ANN是在现代神经生理学和心理学的研究基础上，模仿人的大脑神经元结构特性而建立的一种非线性动力学网络系统，它由大量的简单的非线性处理单元（类似人脑的神经元）高度并联、

45、互联而成，具有对人脑某些基本特性简单的数学模拟能力。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值与传统计算机的比较与传统计算机的比较 传统计算机传统计算机神经网络神经网络设计算法和设计算法和/或求解规则，编或求解规则，编制软件制软件 无需算法或求解规则，软件编无需算法或求解规则，软件编制任务相对简单制任务相对简单 指令串行执行指令串行执行 高度并行处理高度并行处理 不能解决形象思维问题，如感不能解决形象思维问题，如感知、视觉等知、视觉等 易于实现感知和视觉等形象思易于实现感知和视觉等形象思维问题维问题 脆弱脆弱鲁棒

46、性鲁棒性(Robust)(Robust)、容错性强，、容错性强，自适应能力差自适应能力差 自适应性强，自适应性强，强有力的数字和逻辑运算能力，强有力的数字和逻辑运算能力，计算精度高计算精度高 可以处理模糊的、概率的、含可以处理模糊的、概率的、含噪的或不相容的信息噪的或不相容的信息 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 生物神经元(NU)资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 人工神经元令：X=(-1,x1,x2,xn)T

47、Wj=(j,wj 1,wj 2,wjn)T则：资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值q 不含反馈的前向网络不含反馈的前向网络 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值q 反馈网络反馈网络 全互连网络全互连网络资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值状态反馈网络状态反馈网络 输出反馈网络输出反馈网络 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化

48、的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 BPBP网络模型网络模型 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值BPBP算算法法（反（反向误向误差传差传递算递算法）法）计算计算程序程序 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值人工神经网络诊断实例：人工神经网络诊断实例：人工神经网络诊断实例：人工神经网络诊断实例：三相异步电动机故障诊断三相异步电动机故障诊断三相异步电动机故障诊断三相异步电动机故障

49、诊断三组输入样本三组输入样本三组输入样本三组输入样本三组输入样本依次训练后，神经网络的输出值：三组输入样本依次训练后，神经网络的输出值：三组输入样本依次训练后，神经网络的输出值：三组输入样本依次训练后，神经网络的输出值：采用采用采用采用3 3层层层层BPBP网络结构，输入层节点数为网络结构，输入层节点数为网络结构，输入层节点数为网络结构，输入层节点数为1010，隐含层节点，隐含层节点，隐含层节点，隐含层节点数为数为数为数为6 6，输出层节点数为，输出层节点数为，输出层节点数为，输出层节点数为3 3。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部

50、分资金就是原有资金的时间价值输入层与隐含层节点间的输入层与隐含层节点间的输入层与隐含层节点间的输入层与隐含层节点间的连接权系数连接权系数连接权系数连接权系数及隐含层节点及隐含层节点及隐含层节点及隐含层节点阀值阀值阀值阀值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值隐含层与输出层节点间的隐含层与输出层节点间的隐含层与输出层节点间的隐含层与输出层节点间的连接权系数连接权系数连接权系数连接权系数及输出层节点及输出层节点及输出层节点及输出层节点阀值阀值阀值阀值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，