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隨著工廠自動(dòng)化程度的提高，數(shù)控加工中心已經(jīng)成生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備，如果出現(xiàn)故障但維修不及時(shí)，往往會(huì)波及到整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失..數(shù)控加工中心是由主機(jī)、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、輔助裝置等多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)，其故障產(chǎn)生的原因往往比較復(fù)雜：因此，有必要采用故障樹(shù)分析法對(duì)數(shù)控加工中心故障進(jìn)行分析，按層級(jí)建立故障樹(shù)，并以此作為專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)獲取，能有效建立基于規(guī)則的故障診斷系統(tǒng)..

1故障樹(shù)的建立和分析

數(shù)控加工中心是由PLC電氣控制、伺服、機(jī)械傳動(dòng)、液壓靜壓、冷卻、排屑、刀具等綜合在一起的機(jī)電設(shè)備，其中包括床身機(jī)械、齒條齒輪絲杠傳動(dòng)、潤(rùn)滑靜壓冷卻、電氣控制、伺服模塊、伺服電機(jī)及制動(dòng)、測(cè)量系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制及其他..把系統(tǒng)功能進(jìn)行層次分解，通過(guò)表示數(shù)控系統(tǒng)中各個(gè)子模塊之間關(guān)系的方法，將系統(tǒng)的功能用它的下級(jí)子系統(tǒng)的功能來(lái)表示，而其子模塊的功能又用它本身的各功能模塊的功能表示系統(tǒng)功能的這種層次分解，也就是系統(tǒng)故障分析過(guò)程中的模擬，功能分解的結(jié)果就是一棵故障樹(shù)..這個(gè)故障樹(shù)共有四層：第0層頂事件，即系統(tǒng)故障；第1層中間事件是可能引起系統(tǒng)故障的各個(gè)子系統(tǒng)故障；第2層中間事件為可能引起子系統(tǒng)故障的各個(gè)功能模塊故障；而第3層即底事件，是引起系統(tǒng)故障的終不可分割的功能子模塊故障。

2數(shù)控加工中心故障診斷專(zhuān)家?guī)?/b>

數(shù)控加工中心的專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)是依據(jù)數(shù)控加工中心的故障樹(shù)建立的，專(zhuān)家系統(tǒng)是將人類(lèi)專(zhuān)家的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)輸入到計(jì)算機(jī)中，使計(jì)算機(jī)能夠“思考”和“推理”，從而解決問(wèn)題的人工智能方法。一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)由知識(shí)獲取系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋器、輸入輸出系統(tǒng)組成。

故障樹(shù)和專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的在于：故障樹(shù)的頂事件對(duì)用于專(zhuān)家系統(tǒng)要分析解決的任務(wù)，故障樹(shù)的每個(gè)小割集就是該系統(tǒng)的故障原因，對(duì)應(yīng)于專(zhuān)家系統(tǒng)要推理的終結(jié)果,故障樹(shù)由上到下的邏輯關(guān)系對(duì)用于專(zhuān)家系統(tǒng)的推理過(guò)程，故障樹(shù)的樹(shù)枝對(duì)應(yīng)于專(zhuān)家系統(tǒng)中知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則，其樹(shù)枝數(shù)對(duì)應(yīng)于規(guī)則的規(guī)則數(shù)，知識(shí)庫(kù)的獲取來(lái)源于故障樹(shù)。專(zhuān)家系統(tǒng)用知識(shí)進(jìn)行推理和判斷，一般采用產(chǎn)生式規(guī)則模型，其基本形式為：IK (條件）THE、（操作或結(jié)論），知識(shí)庫(kù)的建立過(guò)程也就是將故障樹(shù)中的知識(shí)轉(zhuǎn)化為專(zhuān)家系統(tǒng)中規(guī)則的過(guò)程：

2. 1知識(shí)獲取系統(tǒng)

知識(shí)的獲取是專(zhuān)家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對(duì)于故障診斷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，發(fā)現(xiàn)故障并通過(guò)一定的手段進(jìn)行解決..這些知識(shí)來(lái)源于操作人員、技術(shù)人員：再經(jīng)過(guò)專(zhuān)家的提煉抽取..終形成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能處理的知識(shí)：知識(shí)獲取是一個(gè)迭代的過(guò)程..通過(guò)多次迭代：實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)的建立..真正能夠滿足數(shù)控加工中心的故障診斷：

2. 2知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)

專(zhuān)家系統(tǒng)的工作過(guò)程是獲得知識(shí)并加以應(yīng)用的過(guò)程..處理知識(shí)的首要問(wèn)題就是如何表示知識(shí)的問(wèn)題：對(duì)于真正的專(zhuān)家來(lái)說(shuō)，知識(shí)就是經(jīng)驗(yàn)，是無(wú)形的，但是要形成計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)家系統(tǒng)，就必須用規(guī)范的語(yǔ)言將知識(shí)描述出來(lái)，這就需要對(duì)知識(shí)進(jìn)行編碼，也就是知識(shí)的符號(hào)化過(guò)程..需要把知識(shí)編碼成為一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)并處理。數(shù)控加工中心故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)，主要采用框架表示法，知識(shí)庫(kù)中的每條知識(shí)又是采用規(guī)則來(lái)表示：

(1) 規(guī)則表示法.規(guī)則表示法將原因信息與某些故障相關(guān)聯(lián)..對(duì)新信息或需要執(zhí)行的故障過(guò)程做出斷言：規(guī)則表示的知識(shí)中，一般都引入閾值和權(quán)值..其中閾值用來(lái)表示應(yīng)該肯定還是否定的限度，權(quán)值表示同一規(guī)則中不同條件的重要程度，如果條件的置信度大于閥值，則該條件表示一條肯定事實(shí)，否則該條件表示一條否定事實(shí)..而“權(quán)值_'是反映其功能關(guān)鍵程度、故障概率和檢測(cè)代價(jià)的參數(shù)，權(quán)值越大說(shuō)明該條件越重要，在推理過(guò)程中更應(yīng)作為優(yōu)先考慮的對(duì)象..

(2) 框架表示法。針對(duì)本文用故障樹(shù)來(lái)分析數(shù)控加工中心故障，雖然其內(nèi)容不同，但都可分成頂事件、中間事件和底事件，都有故障樹(shù)節(jié)點(diǎn)，存在一些共同屬性。因此我們可以把這些共同屬性分離出來(lái)，建成一個(gè)上層框架，再把各類(lèi)事件*的屬性分別構(gòu)成下層框架，并可在下層框架間隔設(shè)立一個(gè)的中間層，反映上、下層之間的關(guān)系，指出其上層框架，以建立上下框架間，下層框架還可以繼承其上層的屬性和值，既減少知識(shí)冗余和保持知識(shí)一致性，又節(jié)約了時(shí)間和空間：

2.3推理機(jī)設(shè)計(jì)

推理就是對(duì)數(shù)據(jù)加工中心故障進(jìn)行識(shí)別，其過(guò)程就是將數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)與知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則進(jìn)行匹配的過(guò)程：推理機(jī)是故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的核心：該系統(tǒng)就是根據(jù)操作人員所感知到的故障現(xiàn)象，并將特征輸入到系統(tǒng)中，利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，并按照一定的推理策略逐步求解問(wèn)題..故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)中，將故障樹(shù)知識(shí)轉(zhuǎn)化成基于規(guī)則的專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)。本系統(tǒng)采用基于規(guī)則的推理，采用正向推理為主、反向推理相結(jié)合的混合推理模式：其推理流程為：先初始化系統(tǒng)，根據(jù)編號(hào)初步確定故障樹(shù)中各節(jié)點(diǎn)事件的優(yōu)先級(jí)；然后根據(jù)系統(tǒng)中提供的故障模式，系統(tǒng)從規(guī)則庫(kù)中選擇規(guī)則對(duì)兩者進(jìn)行模式匹配，匹配成功則進(jìn)行故障樹(shù)下一節(jié)點(diǎn)的故障診斷，直到進(jìn)行到底事件也就是葉節(jié)點(diǎn)；后給出診斷結(jié)果

2.4解釋器設(shè)計(jì)

解釋器是對(duì)推理結(jié)果的解釋?zhuān)ǔＭ评斫Y(jié)果只是簡(jiǎn)單的描述，對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，還需要將結(jié)果轉(zhuǎn)換成可以理解的語(yǔ)言：

2.5輸入輸出系統(tǒng)

輸入輸出系統(tǒng)是數(shù)控加工中心故障診斷系統(tǒng)與用戶(hù)間交互的平臺(tái)，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，操作人員可以進(jìn)行故障知識(shí)的積累，也可以進(jìn)行故障的診斷操作-

3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)基于1 Net平臺(tái)，應(yīng)用VTPF技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，充分利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)..在關(guān)系數(shù)據(jù)方面，該系統(tǒng)采用SQLSrn_er數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)以及推理規(guī)則的存儲(chǔ)，保證了數(shù)據(jù)的安全性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性..

由于該系統(tǒng)采用.m't平臺(tái)開(kāi)發(fā)，使用模塊化的組織方式，整個(gè)系統(tǒng)具有良好的交互性、可用性和可擴(kuò)展性，有利于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí).應(yīng)用故障樹(shù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)控加工中心的故障診斷，極大地提高的故障診斷效率：

4結(jié)語(yǔ)

本文在深入分析了數(shù)控加工中心典型故障后，結(jié)合當(dāng)前*的故障診斷技術(shù)，將故障樹(shù)分析法和專(zhuān)家系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控加工中心的故障診斷..用層次分析法構(gòu)建了數(shù)控加工中心的故障診斷模型，建立了專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)，應(yīng)用技術(shù)完成了數(shù)據(jù)加工中心故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。此系統(tǒng)方便用戶(hù)對(duì)故障進(jìn)行快速的診斷判別和維修。