基于模糊理论的电机故障诊断专家系统的研究与实现

摘要

本课题系辽宁省高校科技开发项目资助课题，课题的目的是要建立一套专家诊断系统。而设备故障诊断主要是根据设备早期故障现象，按照某种策略对故障现象进行分析判断，得出故障产生原因，从而及时排除故障，尽可能将设备故障导致的损失减到最小。专家系统(ES)是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统，专家系统内含有大量的某个领域的专家水平的知识与经验，能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，来解决领域的复杂问题。 本文从生产实践要求出发，研究了电机故障机理，针对电机发生故障时的故障现象特点及普通专家系统无法解决的故障中出现的不确定性事实，结合模糊数学理论、故障诊断技术和专家系统知识，构造了一个电机故障模糊诊断模型。在该模型中，通过选择合适的隶属函数对故障征兆进行模糊化，并综合专家知识给出故障征兆与故障原因之间的依赖程度一模糊关系矩阵，通过故障征兆与规则库中规则前件进行模糊匹配后激活相关规则，并与故障征兆应用合适的模糊算子进行关系合成得到故障原因及隶属度，通过最大隶属度原则得到最终诊断结果输出。经过实验验证，结果令人满意，达到了预期要求。 本文在对模糊专家系统研究的基础上，结合实际，根据模糊诊断模型，以VisualBasic6.0为开发工具，在WindowsXP平台上开发设计了异步电机故障诊断模糊专家系统，系统基于关系数据库进行知识的模糊表达，实现了基于规则的模糊推理。经过验证，专家系统诊断准确率符合要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的提出

1.2设备故障诊断技术发展概述

1.2.1设备诊断技术的概念

1.2.2设备诊断技术的产生和发展

1.3人工智能技术发展概述及研究领域

1.4模糊控制研究与应用现状

1.5本文主要研究工作

1.6本章小结

第二章模糊理论与专家系统

2.1模糊理论简介

2.1.1模糊逻辑的数学基础

2.1.2模糊集合的基本运算

2.1.3模糊关系与模糊变换

2.1.4模糊推理方法

2.2专家系统

2.2.1专家系统的功能

2.2.2专家系统的特点

2.2.3传统的专家系统在解决实际问题中存在的问题

2.3模糊专家系统

2.3.1模糊专家系统的概念

2.3.2模糊专家系统的优点

2.3.3模糊专家系统的结构

2.3.4模糊专家系统的类型

2.4本论文选择模糊专家系统的原因

2.5本章小结

第三章模糊理论在电机故障诊断中的应用

3.1异步电机故障形式及机理

3.1.1异步电动机的基本结构和运行原理

3.1.2异步电动机故障形式及其机理研究

3.1.3异步电动机运行条件与故障之间的关系

3.1.4电机故障诊断技术的特点

3.2模糊知识表示及隶属度函数的确定

3.2.1模糊集合

3.2.2隶属函数的确定

3.3模糊规则与模糊推理方法

3.3.1模糊命题

3.3.2模糊规则

3.3.3模糊推理

3.4模糊逻辑故障诊断的原理及模型

3.4.1模糊诊断矩阵的构造

3.4.2模糊故障诊断的算法

3.4.3诊断结果的处理

3.5模糊故障诊断的实验验证

3.5.1实验验证

3.5.2实验结果分析

3.5.3诊断过程中出现的问题及解决方案

3.6本章小结

第四章电机故障诊断模糊专家系统的设计与实现

4.1系统开发与运行环境

4.2系统总体结构

4.3知识库设计

4.3.1知识的获取

4.3.2知识库的结构设计

4.4推理机的设计

4.5综合数据库设计

4.6系统功能简介

4.7本章小结

第五章结论

5.1主要工作

5.2后续研究工作展望

参考文献

致谢