柔性制造系统(FMS)故障的诊断技术研究综述
点击数：7877 次 录入时间：03-04 12:01:16 整理：http://www.55dianzi.com 电工基础
从大量的应用来看，ANN只是作为一种信息软处理的工具，在局部问题处理上优势明显，但从一切系统行为的指标上，还没有全部占优的报道。与ES一样，ANN同样也存在缺陷：推理过程的不可解释性、知识补充及修改的困难性、模型的僵化及脆弱性等等。 ES与ANN的集成应用为人们克服两者的缺陷开辟了新的途径，在具体应用中表现出更大的优越性。基于神经网络的专家系统的实现方式主要有两种：直接用神经网络构造专家系统（也称紧耦合方式）和两者以简单的功能组合形式（也称松耦合方式）。前者仍然难以克服ANN的缺点，因此，人们正把注意力放在符号推理与数值运算的更高级集成上。第二种结合方式，其本质是将整个系统中易于用符号表达的规则编码于专家系统的知识库中，而将不易于用符号或复杂逻辑表达，需要并行、模糊、实时处理的规则（知识）编码于神经网络之中，通过功能互补提高系统的整体能力。 印度S.N.Gupta开发的工况监测维修专家系统，在知识的获取方法上，使用了神经网络以解决专家系统知识获取困难的弊端。模糊逻辑、ANN与专家系统结合的诊断模型是最具发展前景的，也是目前人工智能领域的研究热点之一，相应的诊断技术正在蓬勃开展。北京理工大学在其所开发的FMS诊断系统中将模糊数学方法与神经网络、专家系统相结合进行了综合应用，给出了具体的模糊推理算法，同时就模糊性诊断规则的归纳和总结及知识库的建立做出了较为全面的研究。 MAS理论应用于故障诊断希望解决的另一个问题就是将诊断功能模块拟人化封装，表现出社会化的群体智能，不仅使诊断系统更智能、更可靠，而且诊断决策成功的可能性大大提高。如果说，专家系统和神经网络是以实现系统单一手段的智能化为目标的话，MAS则是以提高系统整体问题求解的智能化为目标。智能体理论引入故障诊断领域已有一段时间，有关的研究正在深入进行。在应用方面，日本的T.Nagata实现了基于Multi-Agent的供电系统监测及紧急恢复项目的实施，对多智能体的协商机制和消息通讯机制进行了实践检验。南京理工大学首先将分布式人工智能（distributed artifical intelligence，DAI）理论引入FMS智能检测与故障诊断系统研究中，并指出Agent的融合、协调和控制方法，知识表示与推理机制是实现该系统的关键；东南大学的钟秉林教授及其学生提出了基于行为的多代理（Multi-Agent）故障诊断方法，并给出了系统的实现策略，对问题求解采用“自下而上”的推理方法；南京理工大学的研究者用模糊集理论和定义决策相似度的方法建立了多监控Agent求解结果的一致性判断算法，将求解结果一致性融合问题转换为群决策环境下的梯形模糊数表示的模糊意见的综合问题。 2.3 FMS故障机理及故障模型 分析FMS故障机理，以最有效的方法获取反映FMS设备状态（静态）、运行状态（动态）的特征量或诊断知识，并据此建立合适的故障模型是该部分的研究内容。相关的研究集中在3个方面： （1）以FMS的具体设备或部件为对象，如刀具切削状态监测与预警、加工主轴振动监测与诊断、主轴伺服系统监测与诊断、加工工件的质量监测等等，相应的诊断方法以传感器技术、信号处理及分析技术、多传感器信息融合技术为主，通过一定的监控诊断模型（如阀值判断或神经网络模型）实现状态判定与故障预报，也有依靠数学模型来分析诊断对象的某种动态特性的尝试，但应用的并不成功。 （2）从全局制造过程出发，建立过程仿真模型，注重状态的变迁及原因和结果之间的联系，如Petri网、有限状态机、有向图模型的应用。 （3）从分析诊断对象的功能、原理、结构等方面入手，并结合人类专家经验，以建立诊断知识库为目标，诊断过程以知识推理为主，机理模型、功能模型、故障树模型是常用的方法。 Wu和Joshi就故障分类、故障知识表达及故障恢复3个方面的关键问题进行了研究，强调系统的执行故障对FMS运行的影响。Monostori对机床与制造单元提出了知识基递阶状态监控与故障诊断模型。Kuo等人从FMS运行过程的行为角度出发，使用着色赋时Petri网建模实现对FMS的状态监测及故障诊断。新加坡南洋理工大学在分析FMS子设备及设备的子部件之间的故障传播关联性的基础上，提出模糊图模型诊断方法，诊断推理沿着节点之间的最坏路径逐级搜索，该方法在缺乏先验诊断样本的情况下，能解决其它诊断模型应用的困难性，但模糊隶属函数的确定有一定的主观性。华中理工大学针对具体的FMS系统，深入研究了故障树层次诊断模型，提出扩展故障树建模方法，并给出了基于此的框架知识表达和诊断推理策略，并采用了多模型故障诊断方法。 2.4 诊断系统集成技术 从诊断技术的发展阶段看，集成智能诊断是当前智能诊断的研究热点及将来的发展趋势。所谓集成诊断就是把涉及诊断的不同侧面的理论和方法组合起来，并以系统对问题求解的高效性、有效性、成功性为目的。集成包含多方面的内容，可以参考图1所示。从宏观角度而言，FMS诊断系统的集成技术体现在4个方面： （1）诊断流程各个环节的集成直至向上集成至企业资源管理的一部分，可以称之为过程集成。上一页 [1] [2] [3] [4] [5] 下一页
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