使用模糊邏輯檢測(cè)和分類過程缺陷的制作方法
【專利摘要】使用模糊邏輯檢測(cè)和分類過程缺陷。一種分布控制系統(tǒng)的模糊邏輯控制器，該分布控制系統(tǒng)監(jiān)控大型電氣機(jī)器，以便檢測(cè)和識(shí)別故障。要被該模糊邏輯控制器監(jiān)控的變量，包含壓強(qiáng)、溫度、以及在經(jīng)典邏輯下使電氣機(jī)器斷線脫機(jī)的其他關(guān)鍵變量。在輸入和輸出隸屬函數(shù)被識(shí)別，以及規(guī)則集被定義之后，該模糊邏輯控制器把被監(jiān)控變量模糊化到輸入隸屬函數(shù)、確定前項(xiàng)真值、以及把該前項(xiàng)真值隱含到輸出隸屬函數(shù)上，以建立模糊輸出集。其中多個(gè)輸出模糊集將被組合，被組合的輸出模糊集被聯(lián)合。然后，該輸出模糊集或聯(lián)合的被組合輸出模糊集被轉(zhuǎn)換為明確值。
【專利說明】使用模糊邏輯檢測(cè)和分類過程缺陷
[0001]交叉參考相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)基于2011年7月14日遞交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/507，822，并要求其優(yōu)先權(quán)，本文通過引用全文合并該申請(qǐng)的公開內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明一般涉及應(yīng)用模糊邏輯到分布控制系統(tǒng)，以便檢測(cè)和分類電氣機(jī)器的故障，諸如空氣壓縮機(jī)中的故障。
【背景技術(shù)】
[0004]模糊邏輯的一個(gè)定義陳述，模糊邏輯是從模糊集理論導(dǎo)出的多值邏輯的一種形式，用于處置近似的而不是精確的推理。而經(jīng)典的命題邏輯有真(I)或假(O)兩個(gè)真值，模糊邏輯變量有范圍在O和I之間的真值，而不被局限于經(jīng)典命題邏輯的兩個(gè)真值。
[0005]在應(yīng)用中，模糊邏輯不向用戶提供二值輸出或判定，即，“是”或“否”。相反，它提供一定程度的確定性或不確定性。雖然這可以認(rèn)為是反直覺的，但模糊邏輯的使用，為做出涉及高度復(fù)雜的、自動(dòng)化系統(tǒng)的判定，提供比經(jīng)典二值系統(tǒng)好得多的基礎(chǔ)。
[0006]模糊邏輯是建立在Lofti Zadeh的工作上的，他注意到，隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，造成要精確陳述有關(guān)它的行為，變得更為困難，且終于不可能。本質(zhì)上，人們走到模糊邏輯是解決給定問題唯一途徑的復(fù)雜性的點(diǎn)上。
[0007]在非常過分單化的程度上，模糊邏輯能夠被看成，如當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)他自己處在有45mph速度限制的交通區(qū)時(shí)的操作。在確定行車速度中，駕駛員考慮多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，包含在他后面和前面的駕駛員的動(dòng)作、是否有更多交通進(jìn)入該車流的點(diǎn)、如此等等。并不是所有駕駛員都按相同速度駕駛，而個(gè)別駕駛員對(duì)行車速度的選擇，是基于當(dāng)所有數(shù)據(jù)都被處理時(shí)做出的判定。與任一因素不存在簡(jiǎn)單的“如果-則”的關(guān)系。
[0008]模糊邏輯已經(jīng)在許多不同系統(tǒng)控制和分析設(shè)計(jì)中被應(yīng)用，在那里，變量的復(fù)雜的相互影響，不允許簡(jiǎn)單的“是/否”型解決方案。
[0009]應(yīng)當(dāng)解決的一個(gè)問題是，如何把模糊邏輯應(yīng)用于復(fù)雜的系統(tǒng)，以便向操作員報(bào)警由于系統(tǒng)內(nèi)的故障的潛在的自動(dòng)停工。解決該問題將使操作員能確定故障是迫切的，停工和延遲能夠被避免。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明包括系統(tǒng)、方法、以及在分布控制系統(tǒng)(“DCS”)上執(zhí)行模糊邏輯的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，分布控制系統(tǒng)監(jiān)控電氣機(jī)器(electricalmachine)的若干操作參數(shù)，以便提供將會(huì)導(dǎo)致電氣機(jī)器自動(dòng)停機(jī)的故障的發(fā)展的事先警告。該電氣機(jī)器例如能夠是在諸如空氣壓縮機(jī)中使用的電動(dòng)機(jī)，或者能夠是發(fā)電機(jī)。
[0011]本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)，在考慮附圖和下面詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，將變得顯而易見，這些優(yōu)選實(shí)施例作為說明和例子被提供，但不能以任何方式被認(rèn)為是限制本發(fā) 明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]本發(fā)明將在下面更詳細(xì)地并參照附圖被描述，附圖中:
[0013]圖1示出設(shè)計(jì)模糊控制系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)方法；
[0014]圖2提供飽和蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的例子；
[0015]圖3示出經(jīng)典邏輯的真/假態(tài)，與模糊邏輯的有三角形形狀的隸屬函數(shù)(membership function)白勺I:匕較；
[0016]圖4示出經(jīng)典邏輯的真/假態(tài)，與模糊邏輯的有梯形形狀的隸屬函數(shù)的比較；
[0017]圖5提供組合的輸出模糊集的模糊化(fuzzification),前項(xiàng)真值(antecedenttruth value)的導(dǎo)出、隱含(implication)和聚集(aggregation)的例子；
[0018]圖6示出使用模糊邏輯檢測(cè)電氣機(jī)器中故障的方法的步驟；
[0019]圖7示出使用模糊邏輯分類電氣機(jī)器中故障的方法的步驟；
[0020]圖8是分布控制系統(tǒng)的方塊圖；
[0021]圖9示出使用模糊邏輯檢測(cè)電氣機(jī)器中故障的模塊；和
[0022]圖10示出使用模糊邏輯分類電氣機(jī)器中故障的模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1示出設(shè)計(jì)模糊邏輯控制器的方法100。在步驟110，用戶定義控制器的輸入和輸出，該輸入和輸出包含過程觀察和要被考慮的控制器動(dòng)作。在步驟120，用戶定義模糊化，借助該模糊化，輸入被轉(zhuǎn)換為真值。在步驟130，用戶設(shè)計(jì)規(guī)則庫，該規(guī)則庫把輸出鏈接到輸入，確定哪種動(dòng)作要被應(yīng)用于哪種條件。在步驟140，模糊推理計(jì)算單元從該一個(gè)或多個(gè)模糊化真值導(dǎo)出前項(xiàng)真值，應(yīng)用選定的規(guī)則加權(quán)和隱含方法，為每一項(xiàng)規(guī)則導(dǎo)出輸出模糊集，并把全部輸出模糊集聚集成組合的輸出模糊集。最后，步驟150把該輸出模糊集去模糊化(defuzzify),得到明確值(crisp value)。
[0024]該系統(tǒng)和方法更詳細(xì)的描述以及關(guān)聯(lián)的文本，在圖2到5利用例子被提供。蒸汽供應(yīng)閥的控制，將隨著在經(jīng)典邏輯下和模糊邏輯下的實(shí)施而被討論。圖2示出生產(chǎn)飽和蒸汽的鍋爐210，該飽和蒸汽通過管線220向某一過程供應(yīng)。對(duì)該過程決定性的是，飽和蒸汽要在292° F和320° F的溫度范圍內(nèi)，理想的是在307° F。這些飽和蒸汽溫度，對(duì)應(yīng)于60PSIG的理想壓強(qiáng)，45PSIG的低截止壓強(qiáng)，以及75PSIG的高截止壓強(qiáng)。蒸汽供應(yīng)閥230因此受壓強(qiáng)控制開關(guān)240的控制，該壓強(qiáng)控制開關(guān)240包含:高壓強(qiáng)控制開關(guān)(PCH)、低壓強(qiáng)控制開關(guān)(PCL)、以及正常壓強(qiáng)控制開關(guān)(PCN)。為了冗余，溫度還以溫度控制開關(guān)250監(jiān)控，該溫度控制開關(guān)250包含:高溫控制開關(guān)(TCH)和低溫控制開關(guān)(TCL)。壓強(qiáng)控制開關(guān)240和溫度控制開關(guān)250向蒸汽供應(yīng)閥230提供電控制信號(hào)260。
[0025]當(dāng)壓強(qiáng)是60PSIG時(shí)，閥應(yīng)當(dāng)在居中位置。中繼邏輯或其數(shù)字等效者，將在320° F或75PSIG以上開始關(guān)閉蒸汽供應(yīng)閥，并將在292° F或45PSIG以下開始打開該閥。在經(jīng)典邏輯設(shè)計(jì)下的輸入將是PCH、PCL、PCN、TCH和TCL。輸出將是閥關(guān)閉命令和閥打開命令。
[0026]各個(gè)壓強(qiáng)和溫度開關(guān)將被看作打開或關(guān)閉，例如，如果壓強(qiáng)開關(guān)被關(guān)閉，賦值“ I ”，表明它的設(shè)定點(diǎn)已被達(dá)到，或者，如果壓強(qiáng)開關(guān)被打開，賦值“0”，表明它的設(shè)定點(diǎn)尚未達(dá)至IJ。因?yàn)樵撆卸ㄖ辉诒恢赋鍪欠駷楦邏簭?qiáng)或高溫度、低壓強(qiáng)或低溫度、或者正常壓強(qiáng)的基礎(chǔ)上做出，不需要壓強(qiáng)發(fā)送器測(cè)量精確的壓強(qiáng)，從而它能有較低價(jià)格的壓強(qiáng)開關(guān)。
[0027]反之，按模糊邏輯的實(shí)施方案，壓強(qiáng)發(fā)送器將代替壓強(qiáng)開關(guān)被實(shí)施，允許控制器了解壓強(qiáng)的范圍。這不一定意味著，模糊邏輯控制器的實(shí)施方案將要求現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)用發(fā)送器的物理替換。在許多情形下，DCS系統(tǒng)早已從模擬發(fā)送器接收輸入，該模擬發(fā)送器向DCS提供壓強(qiáng)、流量、溫度等等的精確值，但該DCS被編程，以處置來自那些發(fā)送器的選定的設(shè)定點(diǎn)值，作為對(duì)它的邏輯判定的輸入，仿佛這些設(shè)定點(diǎn)來自各個(gè)開關(guān)似的。因此，來自發(fā)送器的數(shù)據(jù)通常對(duì)DCS早已是可用的，只是在經(jīng)典邏輯實(shí)施方案中，沒有發(fā)揮它的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。
[0028]在模糊邏輯實(shí)施方案中，代替被考慮的“低壓強(qiáng)”、“高壓強(qiáng)”和“正常壓強(qiáng)”的，是分開的輸入，命名法把“壓強(qiáng)”考慮為單個(gè)輸入變量，有三個(gè)隸屬函數(shù):“低”、“正常”、以及“高”。在本簡(jiǎn)化的例子中，溫度是第二個(gè)輸入變量，并將有兩個(gè)隸屬函數(shù):“高”和“低”。將有單個(gè)輸出變量:閥命令，有隸屬函數(shù)“關(guān)閉”和“打開”。因此，輸入變量和它們的隸屬函數(shù)的組合，以及輸出變量和它的隸屬函數(shù)的組合，可與經(jīng)典邏輯的輸入和輸出的識(shí)別相當(dāng)。
[0029]暫時(shí)跳過步驟120，考慮步驟130，規(guī)則庫的設(shè)計(jì)。也與經(jīng)典邏輯相似，規(guī)則被照字面表達(dá)成:
[0030]規(guī)則#1:IF (如果)壓強(qiáng)高或溫度高，THEN (則)壓強(qiáng)控制閥應(yīng)當(dāng)開始關(guān)閉；
[0031]規(guī)則#2:IF (如果)壓強(qiáng)低或溫度低，THEN (則)壓強(qiáng)控制閥應(yīng)當(dāng)開始打開；和
[0032]規(guī)則#3:IF (如果)壓強(qiáng)正常，THEN (則)壓強(qiáng)控制閥應(yīng)當(dāng)停留在它的當(dāng)前位置。
[0033]注意，存在正常操作的明顯規(guī)則，它在經(jīng)典邏輯中等價(jià)于“什么也不做”。
[0034]步驟120違背經(jīng)典邏輯。從發(fā)送器接收的精確測(cè)量，將被模糊化成一個(gè)或多個(gè)真值，它們的每一個(gè)可以是0、1、或居中值。圖3提供模糊化的例子，那里的45PSIG被識(shí)別為低壓強(qiáng)，60PSIG被識(shí)別為正常壓強(qiáng)，而75PSIG被識(shí)別為高壓強(qiáng)。圖3 (a)、(b)和(c)示出經(jīng)典邏輯的實(shí)施方案，它們與圖3 (d)、(e)、(f )和(g)相反，圖3 (d)、(e)、(f )和(g)示出用直線形狀表示模糊化的模糊邏輯實(shí)施方案。因此圖3 (a)是按照經(jīng)典邏輯的、表明“低壓強(qiáng)”函數(shù)的圖形，它對(duì)45PSIG以下壓強(qiáng)為真(1)，而對(duì)45PSIG以上為假(O)。圖3 (b)是按照經(jīng)典邏輯的、表明“正常壓強(qiáng)”函數(shù)的圖形，它只在60PSIG的一定點(diǎn)上為真，否則為假。圖3 (c)是按照經(jīng)典邏輯的、表明“高壓強(qiáng)”函數(shù)的圖形，它只在75PSIG以上為真，而在該值以下為假。圖3 (d)是模糊邏輯實(shí)施方案、其中“低壓強(qiáng)”函數(shù)對(duì)45PSIG以下壓強(qiáng)為真(1)，但它在該值以上變成不完全假，而有真值μ，當(dāng)壓強(qiáng)從45PSIG (低)強(qiáng)度上升(drop)到60PSIG (正常)強(qiáng)度時(shí)，該真值μ線性地從I下降到O。類似地，圖3 (e)是模糊邏輯實(shí)施方案，其中正常壓強(qiáng)函數(shù)對(duì)60PSIG的壓強(qiáng)完全為真(I),但它不變成完全假(0)，除非壓強(qiáng)在低壓強(qiáng)邊界以下或在高壓強(qiáng)邊界以上。更確切地說，隨著壓強(qiáng)從正常強(qiáng)度下降到低壓強(qiáng)邊界，正常函數(shù)的真值從I線性地下降到0，并且隨著壓強(qiáng)從正常強(qiáng)度上升到高壓強(qiáng)邊界，也從I線性地下降到O。在這種情形下，兩條對(duì)稱的直線的接續(xù)，產(chǎn)生三角形形狀。
[0035]最后，圖3 (g)示出圖3 (d)、(e)和(f)的疊置。為清楚起見，多個(gè)函數(shù)的疊置，通常按彩色編碼，而在本情形下，是改變線條類型，所以低壓強(qiáng)函數(shù)是虛線，正常壓強(qiáng)函數(shù)是實(shí)線，以及高壓強(qiáng)函數(shù)是短劃線。居中壓強(qiáng)，諸如50PSIG，是在45PSIG的低壓強(qiáng)邊界和60PSIG的正常邊界之間，在經(jīng)典邏輯下將不被認(rèn)為低或正常。然而，在模糊邏輯下，50PSIG將返回0.67的低函數(shù)真值(是從低壓強(qiáng)邊界45PSIG上的真值1，到60PSIG正常壓強(qiáng)邊界上的真值O的路途的1/3)，并將有0.33的正常函數(shù)真值(是從正常壓強(qiáng)邊界上的真值1，到45PSIG低壓強(qiáng)邊界上的真值O的路途的2/3)。換句話說，盡管在經(jīng)典邏輯下，50PSIG的壓強(qiáng)既不會(huì)被識(shí)別為低壓強(qiáng)，也不會(huì)被識(shí)別為正常壓強(qiáng)，但在模糊邏輯下，它被認(rèn)為是二者？即，二者任一個(gè)都不完全真，卻是部分地真。
[0036]圖4提供模糊化的不同例子，其中低和高壓強(qiáng)分別再次被識(shí)別為45PSIG和60PSIG，但此時(shí)正常壓強(qiáng)不被看作單個(gè)點(diǎn)，而是從55-65PSIG的范圍。圖4 (&)、(10和((3)表明經(jīng)典邏輯的實(shí)施方案，它們與圖4 (d)、(e)、(f)和(g)相反，圖4 (d)、(e)、(f)和(g)表明用三角形形狀表示模糊化的模糊邏輯實(shí)施方案。圖4 (a)與圖3 (a)全同，且圖4 (c)與圖3 (c)全同。圖4 (b)表明，“正常壓強(qiáng)”對(duì)55-65PSIG范圍中的壓強(qiáng)為真(有真值1)，否則為假。當(dāng)該真值在圖4 (d)中被模糊化時(shí)，真值從45PSIG的低壓強(qiáng)邊界上的1，線性地下降到55PSIG上正常范圍的較低邊界上的O。類似地，在圖4 (f)中，真值從75PSIG的高壓強(qiáng)邊界上的1，線性地下降到65PSIG上正常范圍的較高邊界上的O。
[0037]圖4 Ce)是模糊邏輯實(shí)施方案，其中正常壓強(qiáng)函數(shù)對(duì)55-65PSIG的壓強(qiáng)是完全真值，但不變成完全假，除非壓強(qiáng)在低壓強(qiáng)邊界以下或在高壓強(qiáng)邊界以上。更確切地說，隨著壓強(qiáng)從正常水平的較低邊界下降到低壓強(qiáng)邊界，正常函數(shù)的真值線性地從I下降到0，并且隨著壓強(qiáng)從正常水平的較高邊界上升到高壓強(qiáng)邊界，也線性地從I下降到O。這種模糊化方法的形狀，被稱為“梯形”。圖4 (g)示出圖4 (d)、(e)和(f)的疊置。在這種模糊化中，50PSIG的壓強(qiáng)將出現(xiàn)在低壓強(qiáng)指示值(low pressure guide)和正常壓強(qiáng)真值二者都是0.5的地方，指出50PSIG的壓強(qiáng)是低壓強(qiáng)函數(shù)和高壓強(qiáng)函數(shù)二者的部分隸屬。
[0038]除直線形狀、三角形形狀、以及梯形形狀之外，另一種用于模糊化的流行形狀是高斯形狀，它將在圖5中示出。
[0039]再次參考圖1，下一個(gè)任務(wù)是步驟140，按規(guī)則集的要求，確定輸入函數(shù)的不同組合的交集和/或聯(lián)合、對(duì)每一輸出隸屬函數(shù)應(yīng)用隱含方法導(dǎo)出真值、以及把輸出隸屬函數(shù)聚集成輸出模糊集。
[0040]圖5提供步驟140的例子。頂部的行代表規(guī)則#1，“如果壓強(qiáng)低或溫度低，則關(guān)閉蒸汽供應(yīng)閥”。第二行代表規(guī)則#2，“如果壓強(qiáng)正常，則把蒸汽供應(yīng)閥留在它的居中位置”。第三行代表規(guī)則#3，“如果壓強(qiáng)高或溫度高，則打開蒸汽供應(yīng)閥”。
[0041]所有三項(xiàng)規(guī)則的左方曲線圖是壓強(qiáng)變量，它對(duì)每一項(xiàng)規(guī)則有分開的隸屬函數(shù)。測(cè)量的實(shí)際壓強(qiáng)被利用高斯函數(shù)模糊化到隸屬函數(shù)，在規(guī)則#1中使用“低壓強(qiáng)”隸屬函數(shù)，在規(guī)則#2中使用“正常壓強(qiáng)”隸屬函數(shù)，以及在規(guī)則#3中使用“高壓強(qiáng)”隸屬函數(shù)。
[0042]緊鄰規(guī)則#1和規(guī)則#3的壓強(qiáng)的曲線圖是溫度變量曲線圖，規(guī)則#1有“高溫度”隸屬函數(shù)，而規(guī)則#3有“低溫度”隸屬函數(shù)。溫度變量用梯形形狀被模糊化到它的隸屬函數(shù)。沒有規(guī)則#2的溫度隸屬函數(shù)，因?yàn)樵撘?guī)則只依賴于壓強(qiáng)。
[0043]假定在給定的時(shí)間瞬間，由豎直虛線指出的，壓強(qiáng)讀數(shù)是52PSIG。對(duì)規(guī)則#1，52PSIG值與“高壓強(qiáng)”隸屬函數(shù)相交于μ=0.5，以希臘字母μ代表該“真值”。對(duì)規(guī)則#2，該壓強(qiáng)讀數(shù)與“正常壓強(qiáng)”隸屬函數(shù)也相交于μ =0.5。對(duì)規(guī)則#3，該壓強(qiáng)讀數(shù)與“高壓強(qiáng)”隸屬函數(shù)相交于μ=0。就是說，按定義，52PSIG的壓強(qiáng)不是“高壓強(qiáng)”隸屬函數(shù)的成員。然而，它是“正常壓強(qiáng)”隸屬函數(shù)和“高壓強(qiáng)”隸屬函數(shù)二者的部分成員。
[0044]對(duì)52PSIG的壓強(qiáng)，飽和蒸汽應(yīng)在299° F。然而，因?yàn)闊o論在壓強(qiáng)還是在溫度計(jì)量中的不精確性，試想該例子產(chǎn)生301° F的被報(bào)告溫度。該值對(duì)應(yīng)于“低溫度”隸屬函數(shù)上的μ =0.3，卻在“高溫度”隸屬函數(shù)上的μ =O0
[0045]該輸入現(xiàn)在已經(jīng)被模糊化。就是說，對(duì)規(guī)則#1，“IF (如果)壓強(qiáng)高或溫度高，THEN(則)壓強(qiáng)控制閥應(yīng)當(dāng)開始關(guān)閉”，模糊化結(jié)果已經(jīng)被獲得，對(duì)“壓強(qiáng)高”隸屬函數(shù)是μ =0.5，而對(duì)“溫度高的隸屬函數(shù)”是μ =0.3。下一個(gè)步驟是應(yīng)用模糊算符，該算符對(duì)該規(guī)則是“0R”。任何數(shù)量的嚴(yán)格定義的方法，能夠?qū)ND和OR運(yùn)算被應(yīng)用。商業(yè)產(chǎn)品MATLAB對(duì)AND算符，給出縮放函數(shù)min (最小值)或prod (積)的選擇。對(duì)OR算符，MATLAB給出max (最大值)或probor (—種概率方法,亦稱代數(shù)和)的選擇。probor被定義為:
[0046]probor (a, b) =a+b_ab
[0047]對(duì)OR算符選擇max技術(shù),對(duì)規(guī)則#1得到μ =0.5。
[0048]對(duì)規(guī)則#2，只有一個(gè)輸入隸屬函數(shù)“正常壓強(qiáng)”，它在早先被識(shí)別有μ =0.5。
[0049]對(duì)規(guī)則#3，先前已經(jīng)被示出，52PSIG的測(cè)量壓強(qiáng)不是“高壓強(qiáng)”隸屬函數(shù)的一部分，而且301° F的測(cè)量溫度不是“高溫度”輸入隸屬函數(shù)的一部分。換句話說，對(duì)該二者μ =0,從而以選定的max方法應(yīng)用該OR函數(shù)，同樣得到μ =0。
[0050]下一步驟是確定每一項(xiàng)規(guī)則的加權(quán)。該加權(quán)通常是1，如在本例中那樣。
[0051]下一步驟是應(yīng)用隱含方法。MATLAB給出Mamdani型推理或Sugeno型推理的選擇。Mamdani方法希望輸出隸屬函數(shù)為模糊集，于是在聚集過程之后，對(duì)每一輸出變量有模糊集。該模糊集然后要求去模糊化(defuzzification)。反之，Sugeno推理將使用單個(gè)尖鋒作為輸出函數(shù)，而不用分布的模糊集。本例使用Mamdani方法。該方法以該單個(gè)輸出變量的輸出隸屬函數(shù)“閥命令”的模糊化開始。規(guī)則#1的輸出隸屬函數(shù)是“命令閥關(guān)閉”，而規(guī)則#2的輸出隸屬函數(shù)是“不使閥改變”，以及規(guī)則#3的輸出隸屬函數(shù)是“命令閥打開”。這些隸屬函數(shù)被選定有三角形形狀。然后，當(dāng)被模糊算符選擇時(shí)，該隱含方法應(yīng)用從輸入隸屬函數(shù)獲得的隸屬值。MATLAB支持由AND方法使用的同一函數(shù)的兩種隱含方法:min(最小值),該min方法截?cái)噍敵鲭`屬函數(shù)以導(dǎo)出模糊輸出集；以及prod (積),該prod方法按比例縮放輸出隸屬函數(shù)。選定min并考察規(guī)則#1，被模糊算符選擇的值μ=0.5，被應(yīng)用于“命令閥關(guān)閉”隸屬函數(shù)的三角形形狀，把它截?cái)?。?duì)規(guī)則#1、規(guī)則#2和規(guī)則#3的每一項(xiàng)規(guī)則，截?cái)嗟男褪匠霈F(xiàn)在最右一列，代表那些輸出隸屬函數(shù)的模糊輸出集。
[0052]已經(jīng)為輸出變量的隸屬函數(shù)的每個(gè)獲得模糊輸出集，全都被要求完成圖1方法100的步驟140，把這些模糊輸出集聚集成單個(gè)模糊輸出集。此外，若干方法是可用的，而MATLAB支持max、probor和sum (各規(guī)則的輸出集之和)。應(yīng)用max方法,得到聚集的模糊輸出集,如圖5右下角所示。
[0053]方法100的最后步驟，即步驟150，是輸出函數(shù)模糊集去模糊化，成為明確值。有若干不同的去模糊化的方法，包含:最大值隸屬方法、重心去模糊化、最大值的中間值、以及最大值的平均值方法。最常被使用的方法是重心法(center of gravity method)。該被描述的方法是對(duì)時(shí)間的特定點(diǎn)。因此，明確值是在該時(shí)刻被接收，且該明確的結(jié)果將被跟蹤并被存儲(chǔ)一段時(shí)間周期。然后如果這些明確值的曲線示出某一值超出正常范圍，則算符將把它看作考察中的系統(tǒng)正在接近設(shè)定點(diǎn)之一的預(yù)報(bào)信號(hào)，這些設(shè)定點(diǎn)是在傳統(tǒng)邏輯下被建立的，即，模糊邏輯在理論上能夠在有影響事件(actionable event)發(fā)生之前,提供該事件的事先通知。[0054]圖6示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，是使用被編程進(jìn)分布控制系統(tǒng)中的模糊邏輯，檢測(cè)大型電氣機(jī)器中故障的方法600。
[0055]作為最低限度，大型電氣機(jī)器借助使它們的潤(rùn)滑油溫度和壓強(qiáng)被DCS監(jiān)控而受到保護(hù)。在應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，模型化是在運(yùn)行MATLAB的桌上計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的，使用DCS對(duì)大型空氣壓縮機(jī)測(cè)量和記錄的數(shù)據(jù)，該壓縮機(jī)有多于60個(gè)被測(cè)量的變量。工程學(xué)考察表明，在當(dāng)前被采用的經(jīng)典邏輯下，15個(gè)溫度、壓強(qiáng)和振動(dòng)變量，可以導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)停機(jī)。下面是該15個(gè)變量的列表，具有在管道系統(tǒng)和儀器圖表上標(biāo)識(shí)的諸類型的設(shè)定(P&ID):
[0056]潤(rùn)滑油壓強(qiáng)84PIX23-正常、低、以及低-低
[0057]潤(rùn)滑油溫度84TIX11 -低、正常、高、以及高-高
[0058]第三級(jí)入口溫度84TIX02 -正常、高、以及高-高
[0059]第二級(jí)入口溫度84TIX22 -正常、高、以及高-高
[0060]高速小齒輪的溫度84TIX19-正常、高、以及高-高
[0061]低速小齒輪的溫度84TIX21 -正常、高、以及高-高
[0062]大齒輪溫度84TIX20 -正常、高、以及高-高
[0063]主電機(jī)DE BG溫度84TIX18 -正常、高、以及高-高
[0064]主電機(jī)NDE BG溫度84TIX17 -正常、高、以及高-高
[0065]潤(rùn)滑油壓強(qiáng)84PIX29 -正常、以及低-低
[0066]電機(jī)NDE振動(dòng)84VIX06 -正常、高、以及高-高
[0067]電機(jī)DE振動(dòng)84VIX07 -正常、高、以及高-高
[0068]高速小齒輪的振動(dòng)84VIX08 -正常、高、以及高-高
[0069]低速小齒輪的振動(dòng)84VIX09 -正常、高、以及高-高
[0070]軸向軸振動(dòng)(axial shaft vibration)84VIX12 -正常、高、高-高、低、以及低-低
[0071]如所指出，模糊邏輯已經(jīng)被結(jié)合到機(jī)器控制中，但還沒有被廣泛用于故障的檢測(cè)和分類。在步驟610，用戶對(duì)來自與該電氣機(jī)器相關(guān)聯(lián)的傳感器的至少兩個(gè)模擬變量的每一個(gè)，定義至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)。例如，潤(rùn)滑油壓強(qiáng)84PIX23被給予“正?！?、“低”、以及“低-低”的輸入隸屬函數(shù)。用戶定義每一隸屬函數(shù)的形狀和至少一條隸屬邊界。在優(yōu)選實(shí)施例中，被選定的形狀不是三角形就是梯形。
[0072]在優(yōu)選實(shí)施例中，輸入變量的值的模糊化，是借助把直線形狀(linear shape)應(yīng)用于O和I之間的真值實(shí)現(xiàn)的。例如，P&ID表明，潤(rùn)滑油壓強(qiáng)84PIX23在26PSIG上應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為正常，在21PSIG上應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為低，而在15PSIG上應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為低-低。這在MATLAB中被表不為:
[0073][Inputl]
[0074]Name=，Lube_oil_pressure_84-P1-X23J
[0075]Range=[0100]
[0076]NumMFs=3
[0077]MF1=，LowLowj: ’ trapmf，, [-36-41521]
[0078]MF2=，Low，:，trimf，，[152126]
[0079]MF3=，Normal，:，trapmf，, [2126104136][0080]就是說，第一輸入變量被稱為“Lube_oil_pressure_84-P1-X23”，且它有從O到100的范圍。該變量有三個(gè)隸屬函數(shù)。第一隸屬函數(shù)是“l(fā)ow-low(低一低)”,且它被賦予梯形形狀，在-36PSIG上是0，在-4PSIG上爬升到1，直到15PSIG維持在I上，然后在21PSIG上下垂到O。在該情形下不存在負(fù)的壓強(qiáng)，這只不過是程序員對(duì)MATLAB編程的一種方式，用于表示部分梯形形狀。如同說，從零到15PSIG，隸屬函數(shù)是在I上，然后它開始線性地下降，在21PSIG到達(dá)O。第二隸屬函數(shù)是“l(fā)ow(低)”，且它在15PSIG以下是0，然后在21PSIG線性地爬升到1，然后線性地降落，在26PSIG到達(dá)O。第三隸屬函數(shù)是“normal (正常)”，有梯形形狀，該梯形在21PSIG以下是0，然后在26PSIG爬升到1，并且直到104PSIG維持在I上，在104PSIG上，它逐漸降落到在136PSIG上的O。104PSIG和136PSIG的非常高的值，實(shí)際上永遠(yuǎn)不能達(dá)到；再次，這不過是在MATLAB中編程部分梯形形狀的方便方式。
[0081]這樣，18PSIG的測(cè)量值，對(duì)作為“l(fā)ow-low”隸屬函數(shù)的成員的變量，將導(dǎo)致0.5的真值，對(duì)作為“l(fā)ow”隸屬函數(shù)的成員的變量將導(dǎo)致0.5的真值，以及對(duì)作為“normal”隸屬函數(shù)的成員的變量將導(dǎo)致O的真值。
[0082]其他14個(gè)輸入變量和它們的相應(yīng)隸屬函數(shù)，以及單個(gè)輸出變量“compressorperformance (壓縮機(jī)性能)”和它的三個(gè)隸屬函數(shù):“normal”、“high (高)”和“high-high(高-高)”，類似地被編程進(jìn)MATLAB中。
[0083]在步驟620，用戶對(duì)代表電氣機(jī)器的性能級(jí)別的變量，定義“normal (正常)”、“high(高)”和“high-high (高-高)”輸出隸屬函數(shù)。注意，一些輸入變量有“低”和“低-低”值，這些值分別與“高”和“高-高”成組。對(duì)該三個(gè)輸出隸屬函數(shù)的每一個(gè)，用戶定義形狀和至少一條隸屬邊界。
[0084]在步驟630，用戶開發(fā)規(guī)則庫。在該實(shí)驗(yàn)中，規(guī)則庫是:
[0085]I)當(dāng)且只當(dāng)所有輸入變量為正常時(shí)，壓縮機(jī)將是正常的。
[0086]2)如果任一輸入變量變高，壓縮機(jī)性能將是高。
[0087]3)如果任一輸入變量是高-高，壓縮機(jī)性能將是高-高。
[0088]4)如果軸向軸振動(dòng)是低，壓縮機(jī)性能將是高。
[0089]5)如果軸向軸振動(dòng)是低-低，壓縮機(jī)性能將是高-高。
[0090]注意，規(guī)則4和5是必需的，至少在MATLAB的界限內(nèi)，因?yàn)樵摮绦蛑辉试S每規(guī)則每變量一個(gè)隸屬函數(shù)。例如，規(guī)則3不能包含“如果軸向軸振動(dòng)是高，或如果軸向軸振動(dòng)是低”。因此，規(guī)則3包含它們中的一個(gè)，而其余隸屬函數(shù)被置于不同的規(guī)則中。
[0091]這樣，這些規(guī)則被編程為:
[0092]1.1F(Lube_oil_pressure_84-P1-X23is Normal)
[0093]AND(Lube_oil_temperature_84-T1-Xllis Normal)
[0094]AND(3rd_stage_inlet_temperature_84-T1-X02is Normal)
[0095]AND(2nd_stage_inlet_temperature_84-T1-X22is Normal)
[0096]AND(Hi_speed_pinion_oil_temperature_84-T1-X19is Normal)
[0097]AND(Low_speed_pinion_oil_temperature_84-T1-X21is Normal)
[0098]AND(BuIl_gear_oil_temperature_84~T1-X20is Normal)
[0099]AND(Main_motor_NDE_BG_temperature_84~T1-X18is Normal)
[0100]AND(Main_motor_NDE_BG_temperature_84-T1-X17is Normal)
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)電氣機(jī)器中故障的模糊專家系統(tǒng)，該模糊專家系統(tǒng)包括: 分布控制系統(tǒng)(DCS)，包含:存儲(chǔ)計(jì)算模塊和數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器裝置；與該存儲(chǔ)器耦合的處理器；人機(jī)接口 ；輸入和輸出電路；至少一根總線；以及至少一個(gè)通信協(xié)議；其中來自傳感器的信息，用該至少一個(gè)通信協(xié)議發(fā)送到該輸入電路，然后該輸入電路把該信息在該至少一根總線上發(fā)送到該處理器；且其中該處理器向該輸出電路發(fā)送指令，該輸出電路然后把該指令發(fā)送到最后單元； 第一計(jì)算模塊，監(jiān)控至少兩個(gè)模擬變量，該至少兩個(gè)模擬變量包括來自與該電氣機(jī)器關(guān)聯(lián)的傳感器的潤(rùn)滑油壓強(qiáng)和潤(rùn)滑油溫度； 第二計(jì)算模塊，它被預(yù)編程，使它有: 用于該至少兩個(gè)模擬變量每一個(gè)的至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)，其中每一輸入隸屬函數(shù)，包含形狀和至少一條隸屬邊界； 代表該電氣機(jī)器性能級(jí)別的正常、高和高-高輸出隸屬函數(shù)，其中每一輸出隸屬函數(shù)，包含形狀和至少 一條隸屬邊界；和 多項(xiàng)規(guī)則，每一項(xiàng)規(guī)則包括一個(gè)或多個(gè)輸入隸屬函數(shù)的前項(xiàng)，且還包括輸出隸屬函數(shù)之一的后項(xiàng)，其中在兩個(gè)或更多輸入隸屬函數(shù)的前項(xiàng)的情形下，該規(guī)則還包括模糊算符；第三計(jì)算模塊，它為每一項(xiàng)規(guī)則，從第一計(jì)算模塊接收該前項(xiàng)中對(duì)應(yīng)于該一個(gè)或多個(gè)輸入隸屬函數(shù)的該模擬變量或這些模擬變量的值，且該第三計(jì)算模塊使每一模擬值模糊化，成為用于對(duì)應(yīng)輸入隸屬函數(shù)的真值； 第四計(jì)算模塊，它定義最終前項(xiàng)真值，其中: 對(duì)只有一個(gè)隸屬函數(shù)被定義在前項(xiàng)中的每一項(xiàng)規(guī)則，該最終前項(xiàng)真值等于由第三計(jì)算模塊為該規(guī)則的輸入隸屬函數(shù)計(jì)算的模糊化真值；和 對(duì)有多個(gè)隸屬函數(shù)被定義在前項(xiàng)中的每一項(xiàng)規(guī)則，預(yù)定模糊算符被應(yīng)用于由第三計(jì)算模塊為該規(guī)則的輸入隸屬函數(shù)計(jì)算的該多個(gè)模糊化真值，且結(jié)果被定義為最終前項(xiàng)真值；第五計(jì)算模塊，它為每一項(xiàng)規(guī)則，使用最小值函數(shù)，把最終前項(xiàng)真值隱含到輸出隸屬函數(shù)上，得到輸出模糊集； 第六計(jì)算模塊，它使用最大函數(shù)，把來自第五計(jì)算模塊的輸出模糊集，聚集成組合的輸出模糊集；和 第七計(jì)算模塊，它把預(yù)定的去模糊化方法，應(yīng)用于該組合的輸出模糊集，以確定代表電氣機(jī)器正常狀態(tài)的明確值；且該第六計(jì)算模塊把該明確值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并使它經(jīng)過人機(jī)接口，可供操作員使用。
2.權(quán)利要求1的模糊專家系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一個(gè)，具有使輸入真值從零到一取直線形式的形狀。
3.權(quán)利要求1的模糊專家系統(tǒng)，其中該去模糊化方法是重心法。
4.權(quán)利要求1的模糊專家系統(tǒng)，其中該電氣機(jī)器是空氣壓縮機(jī)。
5.一種分類電氣機(jī)器中故障的模糊專家系統(tǒng)，該模糊專家系統(tǒng)包括: 分布控制系統(tǒng)(DCS)，包含:存儲(chǔ)計(jì)算模塊和數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器裝置；與該存儲(chǔ)器耦合的處理器；人機(jī)接口 ；輸入和輸出電路；至少一根總線；以及至少一個(gè)通信協(xié)議；其中來自傳感器的信息，用該至少一個(gè)通信協(xié)議發(fā)送到該輸入電路，然后該輸入電路把該信息在該至少一根總線上發(fā)送到該處理器；且其中該處理器向該輸出電路發(fā)送指令，該輸出電路然后把該指令發(fā)送到最后單元； 第一計(jì)算模塊，監(jiān)控至少兩個(gè)模擬變量，該至少兩個(gè)模擬變量包括來自與該電氣機(jī)器關(guān)聯(lián)的傳感器的潤(rùn)滑油壓強(qiáng)和潤(rùn)滑油溫度； 第二計(jì)算模塊，它被預(yù)編程，使它有: 用于該至少兩個(gè)模擬變量每一個(gè)的輸入隸屬函數(shù)和輸出隸屬函數(shù)，其中每一隸屬函數(shù)包含形狀和至少一條隸屬邊界；和 用于該至少兩個(gè)模擬變量每一個(gè)的規(guī)則，每一項(xiàng)規(guī)則與該至少兩個(gè)模擬變量之一關(guān)聯(lián)，其中每一項(xiàng)規(guī)則包括前項(xiàng)和后項(xiàng)，且其中該前項(xiàng)包括:與該規(guī)則的模擬變量相關(guān)聯(lián)的輸入隸屬函數(shù)，以及與該至少兩個(gè)模擬變量的所有其他模擬變量相關(guān)聯(lián)的輸入隸屬函數(shù)的補(bǔ)； 第三計(jì)算模塊，它為每一項(xiàng)規(guī)則，從第一計(jì)算模塊接收模擬變量的值，且該第三計(jì)算模塊使每一模擬值模糊化，成為用于對(duì)應(yīng)輸入隸屬函數(shù)的真值或它的補(bǔ)，如該規(guī)則所規(guī)定的； 第四計(jì)算模塊，它為每一項(xiàng)規(guī)則，把使用最小值函數(shù)的AND算符，應(yīng)用于在第三計(jì)算模塊中計(jì)算的模糊化真值，得到最終前項(xiàng)真值: 第五計(jì)算模塊，它為每一項(xiàng)規(guī)則，使用該最小值函數(shù)，把最終前項(xiàng)真值隱含到輸出隸屬函數(shù)上，得到輸出模糊集；和 第六計(jì)算模塊，它為每一項(xiàng)規(guī)則，把預(yù)定去模糊化方法，應(yīng)用于為該規(guī)則獲得的輸出模糊集，以確定代表是否與該規(guī)則相關(guān)聯(lián)的模擬變量代表故障的明確值，以及該第六計(jì)算模塊把該明確值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并使它經(jīng)過人機(jī)接口，可供操作員使用。
6.權(quán)利要求5的模糊專家系統(tǒng),其中該至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一個(gè),具有使輸入真值從零到一取直線形式的形狀。
7.權(quán)利要求5的模糊專家系統(tǒng)，其中該去模糊化方法是重心法。
8.權(quán)利要求5的模糊專家系統(tǒng)，其中該電氣機(jī)器是空氣壓縮機(jī)。
9.一種檢測(cè)電氣機(jī)器中故障的方法，包括: 對(duì)來自與該電氣機(jī)器關(guān)聯(lián)的傳感器的至少兩個(gè)模擬變量的每一個(gè)，定義至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)，這些傳感器包括潤(rùn)滑油壓強(qiáng)和潤(rùn)滑油溫度，其中該至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一個(gè)包含形狀和至少一條隸屬邊界； 為代表電氣機(jī)器性能等級(jí)的變量，定義正常、高和高-高輸出隸屬函數(shù)，其中每一輸出隸屬函數(shù)包含形狀和至少一條隸屬邊界； 定義使輸入隸屬函數(shù)的模糊集與正常、高和高-高輸出隸屬函數(shù)的模糊集相關(guān)的規(guī)則集，以便使該規(guī)則集中每一項(xiàng)規(guī)則有一個(gè)或多個(gè)輸入隸屬函數(shù)和一個(gè)輸出隸屬函數(shù)； 從傳感器接收該至少兩個(gè)模擬變量的值，并使每一值模糊化，從而對(duì)與每一模擬變量相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一個(gè)，計(jì)算真值； 為該規(guī)則集中每一項(xiàng)規(guī)則確定前項(xiàng)真值，其中: 對(duì)有單個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一項(xiàng)規(guī)則，該前項(xiàng)真值是該單個(gè)輸入隸屬函數(shù)的計(jì)算的真值；和 對(duì)有多個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一項(xiàng)規(guī)則，該前項(xiàng)真值是通過把該規(guī)則的前項(xiàng)中規(guī)定的模糊算符，應(yīng)用于為該多個(gè)輸入隸屬函數(shù)計(jì)算的真值而導(dǎo)出的，其中最小值法被用于AND模糊算符，而最大值法被用于OR模糊算符； 使用最小值函數(shù)，把每一項(xiàng)規(guī)則的前項(xiàng)真值，隱含到該規(guī)則的輸出隸屬函數(shù)上，得到每一項(xiàng)規(guī)則的輸出模糊集； 把每一項(xiàng)規(guī)則的輸出模糊集，聯(lián)合成組合的輸出模糊集；和 通過把預(yù)定去模糊化方法，應(yīng)用于該輸出模糊集，計(jì)算明確值，其中該明確值代表該電氣機(jī)器的正常狀態(tài)。
10.權(quán)利要求9的方法，其中該至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一個(gè)具有使輸入真值從零到一取直線形式的形狀。
11.權(quán)利要求9的方法，其中該去模糊化方法是重心法。
12.權(quán)利要求9的方法，其中該電氣機(jī)器是空氣壓縮機(jī)。
13.—種分類電氣機(jī)器中故障的方法,包括: 對(duì)來自與該電氣機(jī)器關(guān)聯(lián)的傳感器的至少兩個(gè)模擬變量的每一個(gè)，定義輸入隸屬函數(shù)和輸出隸屬函數(shù)，這些傳感器包括潤(rùn)滑油壓強(qiáng)和潤(rùn)滑油溫度，其中每一個(gè)隸屬函數(shù)包含形狀和至少一條隸屬邊界； 為該至少兩個(gè)模擬變量的每一個(gè)定義規(guī)則，該規(guī)則有前項(xiàng)和后項(xiàng)，其中該前項(xiàng)包括與該規(guī)則的模擬變量相關(guān)聯(lián)的輸入隸屬函數(shù)，且該前項(xiàng)還包括與該至少兩個(gè)模擬變量的所有其他模擬變量相關(guān)聯(lián)的輸入隸屬函數(shù)的補(bǔ)；且其中該后項(xiàng)有單個(gè)輸出隸屬函數(shù)； 從傳感器接收該至少兩個(gè)模擬變量的值，并對(duì)每一項(xiàng)規(guī)則，使與該規(guī)則相關(guān)聯(lián)的模擬變量的值模糊化，成為它的關(guān)聯(lián)的輸入隸屬函數(shù)的真值，以及使該所有其他模擬變量的值模糊化，成為關(guān)聯(lián)的互補(bǔ)輸入隸屬函數(shù)的真值； 通過把使用最小值法的AND模糊算符，應(yīng)用于為輸入隸屬函數(shù)和互補(bǔ)輸入隸屬函數(shù)確定的真值，為該規(guī)則集的每一項(xiàng)規(guī)則確定前項(xiàng)真值； 使用最小值函數(shù)，把每一項(xiàng)規(guī)則的前項(xiàng)真值，隱含到該規(guī)則的輸出隸屬函數(shù)上，得到每一項(xiàng)規(guī)則的輸出模糊集；和 通過應(yīng)用預(yù)定去模糊化方法，計(jì)算每一輸出模糊集的明確值，其中該明確值代表與該規(guī)則關(guān)聯(lián)的模擬變量的正常狀態(tài)。
14.權(quán)利要求13的方法，其中該至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一個(gè)具有使輸入真值從零到一取直線形式的形狀。
15.權(quán)利要求13的方法，其中該去模糊化方法是重心法。
16.權(quán)利要求13的方法,其中該電氣機(jī)器是空氣壓縮機(jī)。
17.—種檢測(cè)電氣機(jī)器中故障的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括: 有計(jì)算機(jī)可讀程序代碼嵌入其中的非易失性計(jì)算機(jī)可讀媒體，該程序代碼當(dāng)被分布控制系統(tǒng)(DCS)的處理器執(zhí)行時(shí)，引起該處理器: 對(duì)來自與該電氣機(jī)器關(guān)聯(lián)的傳感器的至少兩個(gè)模擬變量的每一個(gè)，定義至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)，這些傳感器包括潤(rùn)滑油壓強(qiáng)和潤(rùn)滑油溫度，其中至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一個(gè)包含形狀和至少一條隸屬邊界； 為代表電氣機(jī)器性能級(jí)別的變量定義正常、高和高-高輸出隸屬函數(shù)，其中每一輸出隸屬函數(shù)包含形狀和至少一條隸屬邊界； 定義使輸入隸屬函數(shù)的模糊集與正常、高和高-高輸出隸屬函數(shù)的模糊集相關(guān)的規(guī)則集，以便使該規(guī)則集中每一項(xiàng)規(guī)則有一個(gè)或多個(gè)輸入隸屬函數(shù)和一個(gè)輸出隸屬函數(shù)； 從傳感器接收該至少兩個(gè)模擬變量的值，并使每一值模糊化，從而對(duì)與每一模擬變量相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一個(gè)，計(jì)算真值； 為該規(guī)則集中每一項(xiàng)規(guī)則確定前項(xiàng)真值，其中: 對(duì)有單個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一項(xiàng)規(guī)則，該前項(xiàng)真值是該單個(gè)輸入隸屬函數(shù)的計(jì)算的真值；和 對(duì)有多個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一項(xiàng)規(guī)則，該前項(xiàng)真值是通過把該規(guī)則的前項(xiàng)中規(guī)定的模糊算符應(yīng)用于該多個(gè)輸入隸屬函數(shù)的計(jì)算真值而導(dǎo)出的，其中最小值法被用于AND模糊算符，而最大值法被用于OR模糊算符； 使用最小值函數(shù)，把每一項(xiàng)規(guī)則的前項(xiàng)真值隱含到該規(guī)則的輸出隸屬函數(shù)上，得到每一項(xiàng)規(guī)則的輸出模糊集； 把每一項(xiàng)規(guī)則的輸出模糊集，聯(lián)合成組合的輸出模糊集；和 通過把預(yù)定去模糊化方法應(yīng)用于該輸出模糊集，計(jì)算明確值，其中該明確值代表該電氣機(jī)器的正常狀態(tài)。
18.權(quán)利要求17的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中該至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一個(gè)具有使輸入真值從零到一取直線形式的形狀。
19.權(quán)利要求17的 計(jì)算機(jī)程序廣品，其中該去模糊化方法是重心法。
20.權(quán)利要求17的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中該電氣機(jī)器是空氣壓縮機(jī)。
21.一種用于分類電氣機(jī)器中故障的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括: 有計(jì)算機(jī)可讀程序代碼嵌入其中的非易失性計(jì)算機(jī)可讀媒體，該程序代碼當(dāng)被分布控制系統(tǒng)(DCS)的處理器執(zhí)行時(shí)，引起該處理器: 為來自與該電氣機(jī)器關(guān)聯(lián)的傳感器的至少兩個(gè)模擬變量的每一個(gè)定義輸入隸屬函數(shù)和輸出隸屬函數(shù)，這些傳感器包括潤(rùn)滑油壓強(qiáng)和潤(rùn)滑油溫度，其中每一隸屬函數(shù)包含形狀和至少一條隸屬邊界； 為該至少兩個(gè)模擬變量的每一個(gè)定義規(guī)則，該規(guī)則有前項(xiàng)和后項(xiàng)，其中該前項(xiàng)包括與該規(guī)則的模擬變量相關(guān)聯(lián)的輸入隸屬函數(shù)，且該前項(xiàng)還包括與該至少兩個(gè)模擬變量的所有其他模擬變量相關(guān)聯(lián)的輸入隸屬函數(shù)的補(bǔ)；且其中該后項(xiàng)有單個(gè)輸出隸屬函數(shù)； 從傳感器接收該至少兩個(gè)模擬變量的值，并對(duì)每一項(xiàng)規(guī)則，使與該規(guī)則相關(guān)聯(lián)的模糊變量的值模糊化，成為它的相關(guān)聯(lián)的輸入隸屬函數(shù)的真值，以及使所有其他模擬變量的值模糊化，成為相關(guān)聯(lián)的互補(bǔ)輸入隸屬函數(shù)的真值； 通過把使用最小值法的AND模糊算符應(yīng)用于為輸入隸屬函數(shù)和互補(bǔ)輸入隸屬函數(shù)確定的真值，為該規(guī)則集的每一項(xiàng)規(guī)則確定前項(xiàng)真值； 使用最小值函數(shù)，把每一項(xiàng)規(guī)則的前項(xiàng)真值隱含到該規(guī)則的輸出隸屬函數(shù)上，得到每一項(xiàng)規(guī)則的輸出模糊集；和 通過應(yīng)用預(yù)定去模糊化方法，計(jì)算每一輸出模糊集的明確值，其中該明確值代表與該規(guī)則相關(guān)聯(lián)的模擬變量的正常狀態(tài)。
22.權(quán)利要求21的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中該至少一個(gè)輸入隸屬函數(shù)的每一個(gè)具有使輸入真值從零到一取直線形式的形狀。
23.權(quán)利要求21的計(jì)算機(jī)程序廣品，其中該去模糊化方法是重心法。
24.權(quán)利要 求21的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中該電氣機(jī)器是空氣壓縮機(jī)。
【文檔編號(hào)】G06N5/04GK103843015SQ201280034829
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月14日
【發(fā)明者】Y·H·阿爾穆巴拉克 申請(qǐng)人:沙特阿拉伯石油公司