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1、人工智能与数控机床故障诊断一、专家系统基本原理一般认为，专家系统是一个或一组能在某些特定领域内, 应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种人工 智能计算机程序。一般专家系统如图8-2所示。它主要包括两大局部，即知识库和推理机。其中知识库 中存放着求解问题所需的知识，推理机负责使用知识库中的 知识去解决实际问题。知识库的建造需要知识工程师和领域 专家相互合作把领域专家头脑中的知识整理出来，并用系统 的知识方法存放在知识库中。当解决问题时，用户为系统提 供一些数据，并可从系统处获得专家水平的结论。由此可见，专家系统具有相当数量的权威性知识，能够 采取一定的策略，运用专家知识开展推理，解决人们
2、在通常 条件下难以解决的问题。它克服了专家缺少，其知识昂贵， 难于永久保存以及专家在解决问题时易受心理、环境等因素 影响而使临场发挥不好等缺点。因此，专家系统自从问世以 来，开展非常迅速，目前专家系统已经成为人工智能应用最 活跃和最成功的领域。经过多年的努力，其应用范畴已普及 各个领域，如疾病诊断、探矿、设计、制造、自动控制、生 产过程监视，取得了极大的经济效益，并获得了许多新的进 展。二、数控机床故障诊断专家系统从数控机床故障诊断的内容看，故障诊断专家系统具体可以用于以下三个方面：(1)故障监测。(2)故障分析。(3)决策处理。一个完整的故障诊断专家系统应是图8-3所示构造。 该图中各功能模
3、块(1)数据库。用于存故监测系统状态的、便于测量的也 是必要的测量数据；用于实时监测系统工作正常与否。对于 离线分析，数据库可根据推理需要，人为输入。(2)知识库。可以定义为便于使用和管理的形式组织起 来的用于问题求解的知识的集合。通常知识库具有两方面的 知识内容：一方面是针对具体的系统而言，包括系统的构造, 系统经常出现故障现象，每个故障现象都是由哪些原因引起 的，各种原因引起该故障现象可能性大小的经验数据，判断 每一故障是否发生的一些充分及必要条件等；另一方面是针 对系统中一般的设备仪器故障诊断的专家经验，内容与前面 相仿。基于这两方面内容，知识库还包含有系统规那么，这些 规那么大多是关于
4、具体系统或通用设备有关因果关系的逻辑 法那么。所以真实反映对象系统的知识库的建立是专家系统开 展快速有效的故障诊断的前提。知识库是专家系统的核心内 容，知识库内容，如故障现象对应关系规那么的建立，有些在 理论上是严格的，有些那么取决于该领域专家的经验。(3)知识库的管理。建立和维护知识库，并能根据运行 的中间结果及知识获取程序结果及时修改和增删知识库，对 知识库开展一致性检验。(4)人机接口系统。可将系统运行过程中系统出现故障 后观察到的现象或系统开展调整或变化后的信息输入到知 识库获取模块，或将新的经验输入，以实时调整知识库。还 可通过人机接口启动解释系统工作。(5)推理机制。在数据库和知识
5、库的根底上，综合运用 各种规那么，开展一系列推理来尽快寻找故障源。(6)解释系统。可以解释各种诊断结果的推理实现过程, 并能解释索取各种信息的必要性等。解释系统是专家系统区 别于系统方法的显著特征，它能把程序设计者的思想及专家 的推理思想显示给用户。(7)控制局部。使用各局部功能块协调工作，在时序上 开展安排和控制。对于在线实时诊断系统，数据库的内容是 实时检测到的目前系统的工作数据。对于离线诊断，那么数据 库的内容可以是保存的故障发生时检测到的数据，也可以是 人为检测的一些特征数据。人机接口系统可为知识库提供系 统实时运行时，或发生故障时观察到的一些事实现象。专家 系统诊断程序在知识库和数据库的根底上，通过推理机制， 综合利用各种规那么，必要时还可调用各种应用程序，并在运 行时向用户索取必要的信息，可尽快地直接找到最后故障， 或最有可能的故障，再由人确定最后故障。