有关电动机故障诊断专家系统的设计实现毕业论文写作资料-论文写作网

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专家系统故障诊断论文范文

摘　要：该文提出了一种应用人工智能诊断方法和面向对象的编程方法相结合,专家系统工具CLIPS与VC++所集成的电动机故障诊断专家系统,使其具有友好的人机界面和故障诊断、知识库管理的模块功能.另外通过对数据库管理和规则整理方法的研究,使其更便于用户维护,改善了故障诊断专家系统的性能和诊断功能.

关键词：电动机故障诊断专家系统数据维护

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)04(c)-0067-03

随着经济建设的发展和电气化程度的提高,电机设备被广泛应用于工业生产的各个领域.由于缺乏正确的状态监测和诊断技术,使设备故障不能及时发现和制止,多次酿成严重灾难,造成重大的经济损失.因此,研制电动机故障诊断专家系统就显得尤为必要.电动机故障诊断专家系统的实现,将更加方便对电动机的故障进行诊断,可以节省大量人力物力财力.专家系统就是一个计算机系统来模拟(Emulate)人类专家的决策能力.模拟就意味着专家系统在各个方面如同人类专家一样.

1.电动机故障诊断专家系统的基本框架

如图1所示,电动机故障诊断专家系统的基本框架为三层结构：元素层,主要用来构建电动机故障诊断专家系统的主要元素；模块层是专家系统的各个功能模块；内核层为专家系统工具CLIPS的内部推理机制,包括动态事实库的载入,待议事件表的激发以及匹配过程中的冲突消解机制.

2.电动机故障诊断专家系统的功能模块设计

电动机故障诊断专家系统的功能模块设计如图2所示.

电动机故障诊断专家系统的各部分功能如下：

领域知识选择模块：目前开发的电动机故障诊断专家系统是一个开放的专家系统,用户可以自行选择诊断或者评估的领域.此系统可以让用户选择本领域的知识库和关键词表（均为access表存储）,进而生成知识库的clp文件,方便不同领域的用户使用.

知识库维护模块：由于专家系统的推理机CLIPS推理时,只能装载clp后缀的知识库文件.而clp后缀的知识库文件中规则的描述又是以各条规则为单位,整体性不强,不便于用户的维护.所以,利用access表中的记录来管理各条规则,通过对access数据库表的操作完成规则的增删查改.最终,以推理机中要求的规则固有格式写入clp文件,完成知识库的更新.

关键词表的维护：由于CLIPS不支持中文,通过在access数据库表中建立一个关键词表,完成中英转换.用户在输入中文事实时,系统自动将其写成推理机可以读取的英文形式,以便实现专家系统推理所需的事实载入.

用户输入模块：用户通过此模块输入目前知道的事实,专家系统将其写入事实库文件,专家系统将事实载入后进行推理,完成诊断功能.

推理解释模块：电动机故障诊断专家系统的推理机制由专家系统工具CLIPS实现.我们需要建立CLIPS与VC++的集成,以便前台的界面与后台的操作可以完美的结合在一起.通过设置外部函数,完成CLIPS与VC++的通信,将推理中的过程信息反馈.

3.基于CILPS的电动机故障诊断专家系统的实现

CLIPS具有很好的兼容性和可扩展性,但是由于CLIPS的操作界面不适于与用户进行良好的交互,可以通过将CLIPS作为一个子程序嵌入VC++中,用VC++来构建人机界面,而用CLIPS来构建专家系统的核心部分：推理机和解释器.

专家系统工具CLIPS与VC++实现无缝集成的方法如下所示：首先将CLIPS源代码拷贝到VC++工程文件目录下,并将其加入到工程中.这样,CLIPS源代码就嵌入到VC++中了.再加入clips.h的头文件声明,就可以在VC++中识别CLIPS源程序了.

以上步骤仅仅建立了专家系统工具CLIPS可以与VC++的连接,为实现CLIPS与VC++主程序之间的通讯,还要进行以下的操作：

(1)在专家系统主程序中声明用户自定义函数.

(2)在规则中加入用户自定义函数,并设置相应参数.

(3)编写用户自定义函数,对返回参数进行处理.

VC++主程序、CLIPS推理机和知识库之间的关系如图3所示.

4.电动机故障诊断专家系统的界面设计

电动机故障诊断专家系统的界面如图4所示.现将各模块功能做以简单介绍：

(1)数据源：点击数据源选择数据库,从而把数据库与系统联系起来.通过数据库链接属性的对话框,选择MS Access Database数据源,使用连接字符串点击编译,选择关键词和知识库,点击测试连接,显示连接成功,点击确定即可,如图5所示.

(2)连接：在设置完数据源之后把关键词表和知识库表载入到系统中.

关键词表和知识库表的载入见图6和图7.

(3)规则操作——增加一条规则：进行增加规则来完善知识库.

(4)断开：此电动机故障诊断专家系统是一个开放的专家系统,用户可以自行选择诊断或者评估的领域.当需要用于其它的专家系统时,点击断开即可.然后选择相应领域的知识库和关键词表,即可通过点击知识库维护按钮生成clp规则以便CLIPS推理所需.

(5)系统推理：调用用户输入模块,录入事实进行推理.系统推理模块图见图8所示.录入事实既是将事实进行录入,查看事实是查看录入的事实,存放在input和standard两个文本文档中.其中input文档为汉语,standard文档为英文.具体内部过程为：首先点击 reset进行初始化,然后载入知识库和事实库,在执行推理时,若其规则(rule)与事实(facts)完全匹配,则规则被激活,置于“待议事件表”(agenda),并按照优先级排队,待议事件表是被激活规则的集合,然后点击运行(run),每激发一条规则,规则的后件就存放到事实库中,当“待议事件表”中规则为空时推理结束.CLIPS的推理过程就是不断的通过模式匹配来寻找可用规则,激发可用规则来修改已有事实的内容的过程.

(6)知识库维护：在专家系统推理之初时,可以通过选择知识库表－>, 点击知识库维护－>, 写入了clp文件之中生成相应规则.在需要完善知识库时,参见(3)中的操作.

(7)操作：点击完增加一条规则后,点击操作,将规则写入知识库中.

5.结语

以Windows XP为操作系统,Visual C++为编程语言,应用人工智能诊断方法和面向对象的编程方法,实现了专家系统工具CLIPS与VC++的集成,开发了电动机故障诊断专家系统,它具有友好的人机界面,能实现故障诊断、知识库管理的模块功能,研究了数据库管理方法,对规则进行了整理,便于用户维护,从而改善了故障诊断专家系统的性能和诊断功能.电动机故障诊断是综合性、智能化很高的一门技术,建立一个合适、完善和高效的电动机故障诊断令专家系统是一项高难度、复杂的工作.由于时间和现场经验积累的原因,编制的专家系统知识库还不够完善,需要与有现场经验的专家进行交流获取知识,来完善专家系统的知识库.

参考文献

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