[發(fā)明專利]基于簡化貝葉斯模型的柴油機(jī)燃油系統(tǒng)多故障識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611061467.2
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106778828B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 費景洲;王金鑫;王忠巍;馬修真
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明的目的在于提供基于簡化貝葉斯模型的柴油機(jī)燃油系統(tǒng)多故障識別方法，首先利用高壓油管油壓信號的多個時、頻域特征參數(shù)表征燃油系統(tǒng)多種故障的外在特性，建立燃油系統(tǒng)故障診斷決策表；其次，通過粗糙集理論分析決策表包含的診斷知識的等價性，簡化故障診斷規(guī)則；再次，采用網(wǎng)絡(luò)拓描述故障診斷規(guī)則，建立燃油系統(tǒng)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷模型，通過因果機(jī)制獨立方法設(shè)定診斷模型所需的定量知識；最后采集燃油系統(tǒng)高壓油管壓力信號，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷模型對燃油系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，識別每種故障的發(fā)生概率。本發(fā)明可降低燃油系統(tǒng)貝葉斯模型建立的復(fù)雜度，提高基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的燃油系統(tǒng)多故障診斷技術(shù)的工程實用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種柴油機(jī)故障診斷方法。

背景技術(shù)

柴油機(jī)故障診斷技術(shù)是保障柴油機(jī)在使用期限內(nèi)安全、高效運行的有效手段。燃油系統(tǒng)作為柴油機(jī)的關(guān)鍵組成部分，其健康狀態(tài)的可靠檢測是柴油機(jī)故障診斷研究中的一項重要內(nèi)容。長期以來，燃油系統(tǒng)故障診斷技術(shù)大多是針對單故障實施的。這類研究通常利用提取的燃油系統(tǒng)運行狀態(tài)特征參數(shù)作為辨識故障的依據(jù)，診斷過程較為簡便、易于實現(xiàn)。然而，由于結(jié)構(gòu)和功能的高度關(guān)聯(lián)，燃油系統(tǒng)的多種故障常會耦合、級聯(lián)發(fā)生。此時，針對單個故障實施的診斷將造成對故障的漏判甚至誤判。因此，單故障診斷技術(shù)在工程實際中難以得到有效的應(yīng)用。

針對這一問題，有研究人員綜合分析了燃油系統(tǒng)多種故障的表現(xiàn)特征，提出了基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的柴油機(jī)燃油系統(tǒng)故障診斷方法。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一個有向無環(huán)圖，其中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點表示隨機(jī)變量，結(jié)點間的有向邊表示隨機(jī)變量間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)利用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的概率信息(包括先驗概率和條件概率)所表征的先驗知識，對目標(biāo)的多種狀態(tài)進(jìn)行不確定辨識。在故障診斷中，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)點即表征了故障類型和外部征兆，由網(wǎng)絡(luò)結(jié)點及其間的有向邊構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)局部結(jié)構(gòu)即表示了產(chǎn)生式診斷規(guī)則，而診斷中的定量知識通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的概率信息表示。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在燃油系統(tǒng)故障診斷研究中的應(yīng)用有效地解決了多故障識別這一難題。然而，該項診斷技術(shù)在實際應(yīng)用時也面臨著貝葉斯診斷模型建立復(fù)雜的問題。故障類型和外部征兆數(shù)量的增加將造成貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷模型建立所需的專家診斷規(guī)則(網(wǎng)絡(luò)結(jié)點關(guān)聯(lián)關(guān)系)以及定量知識(網(wǎng)絡(luò)結(jié)點概率信息)大幅增加。這不僅加大了建模的工作量，同時對專家知識的全面性也有著較高的要求。此外，在現(xiàn)有的研究中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點間定量知識的設(shè)定形式均為不同故障取值組合下外部征兆出現(xiàn)的條件概率，即P(s|f₁,…,f_n)(s為外部征兆，f₁,…,f_n為導(dǎo)致征兆s出現(xiàn)的故障)，這使得建模所需的定量知識隨故障類型數(shù)量指數(shù)式增加，而且該設(shè)定方式與通常的專家知識形式(某故障導(dǎo)致外部征兆出現(xiàn)的概率)不相符。綜上所述，建模的復(fù)雜性使得基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的柴油機(jī)燃油系統(tǒng)故障診斷技術(shù)實施難度大，限制了該方法的實際工程應(yīng)用。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，公開文件“基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)故障診斷”(長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010)提出了一種發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)故障診斷方法，該公開文件自述為：“在構(gòu)建某型發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)故障診斷貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，提出逆向推理的最強(qiáng)依賴路徑算法，通過該算法可以對故障可能的原因按概率大小進(jìn)行排序，進(jìn)而快速、準(zhǔn)確地對故障進(jìn)行定位，從而大大提高復(fù)雜系統(tǒng)故障診斷的效率”。其不足之處是：該方法在建立貝葉斯診斷模型時沒有考慮到診斷規(guī)則的等價性，造成所建模型包含了大量的冗余事件，且診斷模型需要設(shè)定大量的條件概率，使得診斷模型建立過程復(fù)雜、工作量大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供指導(dǎo)維護(hù)人員對燃油系統(tǒng)實施針對性維修，降低維修管理成本的基于簡化貝葉斯模型的柴油機(jī)燃油系統(tǒng)多故障識別方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明基于簡化貝葉斯模型的柴油機(jī)燃油系統(tǒng)多故障識別方法，其特征是：

(1)選取柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的故障類型及其外部征兆，以外部征兆作為條件屬性集，以故障類型作為決策屬性集，通過粗糙集理論構(gòu)建燃油系統(tǒng)故障診斷決策表T；