一种电子设备故障库的设计

　　故障诊断专家系统是诊断领域引人注目的发展方向之一, 也是研究最多、应用最广的一类智能诊断技术,主要用于那些没有精确数学模型或很难建立数学模型的复杂系统。大致经历了两个发展阶段, 即基于浅知识的第一代故障诊断专家系统和基于深知识的第二代故障诊断专家系统。基于浅知识( 人类专家的经验知识)的故障诊断系统是以领域专家和操作者的启发性经验知识为核心, 通过演绎推理或产生式推理来获取诊断结果。基于深知识( 诊断对象的模型知识) 的故障诊断系统要求诊断对象的每一个环节具有明确的输入输出表达关系, 诊断时首先通过诊断对象的实际输出与期望输出之间的不一致, 生成引起这种不一致的原因*, 然后根据诊断对象领域中的第一定律知识( 具有明确科学依据的知识) 及其内部特定的约束关系, 采用一定的算法, 找出可能的故障源。在故障诊断专家系统中, 故障库是专家系统的核心, 体现着专家系统水平的高低, 但故障库的建造或故障知识的获取也成为建立专家系统的瓶颈问题。

　　1 故障库建造步骤

　　故障库的设计是建立专家系统最重要和最艰巨的任务。初始知识库的设计包括问题知识化、知识概念化、概念形式化、形式规则化和规则合法化。问题知识化, 即辨别所研究问题的实质; 知识概念化, 即概括知识表示所需要的关键概念及其关系; 概念形式化, 即确定用来组织知识的数据结构形式; 形式规则化, 即编制规则, 把形式化了的知识变换为由编程语言表示的可供计算机执行的语句和程序; 规则合法化, 即确认规则化了的知识的合理性, 检验规则的有效性。

　　故障库的建立首先是通过知识工程师从测试设备领域专家那里获得或者通过在诊断过程中从用户那里获得知识, 然后通过知识获取模块把知识送到知识库。

　　知识获取的主要困难在于如何恰当地把握领域专家所使用的概念、关系和问题的求解方法。根据专家提供的经验知识和测试设备的特点, 通过直接获取方式、交互获取方式获取有价值的诊断信息。

　　故障库的建立是一个相当复杂的过程, 所以必须要按照一定的方法和步骤。通常情况下按照如图1 所示的步骤从现有的设计资料中提取有关原理的定性知识,并将这些知识归纳成规则形式。下面对图1 所示的各步骤分别加以说明：

图1 故障库的建立步骤

　　( 1) 功能, 结构层次分解。由于现代的产品设计的模块化设计思想, 所以电子产品在功能和结构上具有明显的层次性, 因此要提取电子设备的故障诊断知识, 对系统进行分解是必要的。