[發明專利]一種基于繼承模式的故障診斷專家系統及故障診斷方法

在審

• 申請號: 201310371401.3
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103426028A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 馬波;張明;江志農;胡敬芬;靳夢宇;侯超偉
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G06N5/04
• 分類號: G06N5/04;G06F17/30
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 涂蕭愷

技術領域

本發明屬于設備智能診斷技術領域，涉及一種基于繼承模式的故障診斷專家系統。?

背景技術

專家系統作為人工智能的一個分支，在20世紀60年代初期產生并發展起來成為一門新興的應用科學，它是一種智能的系統，使用人類專家推理的計算機模型來處理現實世界中需要專家做出解釋的復雜問題，并得出專家系統的結論。自1974年面向診斷領域的專家系統MYCIN問世以來，基于知識的診斷問題求解成為人工智能中的一個研究焦點。?

近年來，在設備故障診斷領域，國內外已經研究出針對不同設備的不同的診斷專家系統。山西大學的李茹等將基于案例推理的專家系統使用到農業中，重慶通信學院的胡中豫將案例與規則推理技術應用到專家系統中，Tay,Francis?E.H?將粗糙集技術應用到專家系統中，E.A.?Mohamed等將神經網絡技術應用到專家系統中。以上諸多學者文章中的研究對象主要是針對某一種具體設備，或者某一類設備，診斷無法同時滿足多類設備的專家診斷。北京化工大學的馬波等提出了基于任務的故障診斷專家系統（Task-Based?Diagnosis?Expert?System?for?Machine?Fault：TBDES）有效地解決了這一問題，根據不同的設備類型選擇不同的診斷任務進行專家診斷。對于專家系統，目前研究采用的推理技術主要包括：基于規則推理，基于案例推理，基于神經網絡推理，基于粗糙集推理，基于模型推理，基于統計方法推理，基于案例與規則混合推理等，并沒有見到有文獻或專利涉及本發明中提到的基于繼承模式的專家系統。?

目前，傳統的專家系統是采用基于規則推理的專家系統(Rule—Based?Reasoning，RBR)，又稱產生式系統，它能夠利用抽象的方法，把某一領域里專家的經驗知識總結出來，并歸納成計算機可以接收的規則。產生式規則的一般形式是：?

If?<前提條件集>?then?<結論>?(<規則置信度>)

其中前提條件集表示與數據匹配的任何模型，結論表示前提條件集成立時可以得出的結論；如果有規則置信度，則表示滿足前提條件時得出結論的可信程度。

基于規則推理的專家系統因其表現形式簡單易于用戶理解，因此成為最重要的知識表示方法?；谝巹t推理的專家系統在求解小規模問題時效率比較高，但隨著規則數目的不斷增多，造成規則知識庫難于維護，知識獲取遇到瓶頸，降低專家系統的推理效率。同時在對專家系統進行規則維護時，需要對關聯的所有規則依次進行維護，造成診斷錄入人員繁重的工作，并且規則維護時容易出錯。隨著規則數量的不斷增多，專家系統的知識庫不斷擴大，在傳統的專家系統中這些規則需要作為不同的邏輯推理規則分別存放，當知識規則越來越多時，專家系統對知識庫訪問的速度大大降低，導致遍歷整個知識庫搜尋相應數據將消耗大量的訪問時間，最終必然導致專家系統推理引擎工作效率低下。?

發明內容

正是基于上述局限，本發明方法基于面向對象技術中繼承和重載的特點，提出了基于繼承模式的規則定制理念，繼承式表示方法屬于一種知識框架表示方法，可有效利用數據之間的內在聯系使整個知識庫數據處于一種相互聯系、由上至下發生繼承的組織關系中。同時使用具有繼承性的知識框架作為專家系統知識庫的指導，提高專家系統知識規則的靈活性和擴充性，從而提高故障診斷專家系統的診斷準確性和診斷效率。?

本發明涉及智能故障診斷技術，是一種基于繼承模式的故障診斷專家系統。該方法利用面向對象（Object-Oriented，簡稱OO）技術實現專家系統的知識表示。面向對象技術從客觀世界的實體出發，構造系統，以對象描述系統中的實體，將實體的屬性與相關操作封裝在對象中，用類來描述具有相同特征的一組對象，以繼承作為共享機制，對象之間以消息傳遞的方式進行通行。?

本發明公開了一種一種基于繼承模式的故障診斷專家系統，包括：?

1）知識規則表示和推理機；

2）知識規則繼承實現裝置；

3）應用流程和知識規則定制模塊；

4）規則邏輯鏈。

基于繼承模式的規則表示為?，其中，?

PR--表示父規則，即所要繼承的規則；

A--表示規則前件集，是一個或多個事實的匹配模型；

CY--表示前件成立的后件集；

CN--表示前件不成立的后件集；

當父規則不為空代表規則繼承于父規則。

當父規則不為空時規則繼承于父規則有三種繼承方式，前件繼承規則、成立后件繼承規則和不成立后件繼承規則，其中，?