基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法，步驟包括：1）采用演繹法建立汽車起重機(jī)頂事件故障樹；2）根據(jù)故障樹支路情況與經(jīng)驗(yàn)知識(shí)確定模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)目，建立模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型；3）根據(jù)故障樹各分支中所蘊(yùn)含的知識(shí)，提取訓(xùn)練樣本，并對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理計(jì)算所需的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值矩陣；4）利用現(xiàn)有汽車起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)上的數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)參數(shù)法中的3σ準(zhǔn)則法確立模糊預(yù)處理所需的模糊隸屬函數(shù)；5)將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)輸入到模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行計(jì)算，輸出故障模式。本發(fā)明方法避免了檢測(cè)過程的盲目性與繁瑣性，提高診斷準(zhǔn)確率。
【專利說明】基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車起重機(jī)故障檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車起重機(jī)是一種起重機(jī)械部分安裝在汽車通用底盤或?qū)Ｓ闷嚨妆P上，具有載重汽車行駛性能的輪式起重機(jī)，它機(jī)動(dòng)性好，轉(zhuǎn)移方便，運(yùn)行速度快，廣泛適用于工礦企業(yè)、建筑工地、車站、港口等進(jìn)行貨物裝卸、轉(zhuǎn)移、設(shè)備安裝及高空作業(yè)等各種起重作業(yè)。它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工質(zhì)量，加快建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。但長期以來汽車起重機(jī)安全作業(yè)形勢(shì)十分嚴(yán)峻，汽車起重機(jī)產(chǎn)品由于其系統(tǒng)組成復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，通常要求高負(fù)荷、長時(shí)間運(yùn)行，加上維護(hù)保養(yǎng)體系的相對(duì)落后，因此系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種故障，機(jī)毀人亡重大事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了建設(shè)項(xiàng)目的進(jìn)度、效益以及人民財(cái)產(chǎn)安全。
[0003]從國內(nèi)外對(duì)汽車起重機(jī)故障診斷的現(xiàn)狀來看，一般還是采取傳統(tǒng)的故障診斷方法，即維修人員在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)下，根據(jù)系統(tǒng)原理圖和動(dòng)作循環(huán)表，通過比較、區(qū)域分析、綜合分析等方法確定可疑液壓零部件，然后對(duì)可疑液壓零部件進(jìn)行更換測(cè)試來判定故障原因，最后通過串換部件的方式來消除故障。這種方法要求維修人員掌握較深的相關(guān)專業(yè)基本理論及工作原理，具有較強(qiáng)的判斷分析能力，方可保證診斷的有效性和準(zhǔn)確性。診斷過程十分繁瑣，要經(jīng)過大量的檢查、驗(yàn)證工作，系統(tǒng)故障檢測(cè)過程中的盲目性不可避免，拆裝工作量也較大，且只能是定性分析，而且對(duì)現(xiàn)代電子技術(shù)與液壓控制技術(shù)方面的故障判別更為困難，因而診斷出的原因往往不夠準(zhǔn)確。因此，這種方式耗時(shí)、費(fèi)力、低效、經(jīng)濟(jì)效益不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法，解決了現(xiàn)有汽車起重機(jī)故障診斷中，存在耗時(shí)、費(fèi)力、低效、經(jīng)濟(jì)效益不佳的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是，基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法，按照以下步驟實(shí)施:
[0006]I)采用演繹法建立汽車起重機(jī)頂事件故障樹；
[0007]2)根據(jù)故障樹支路情況與經(jīng)驗(yàn)知識(shí)確定模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)輸入、網(wǎng)絡(luò)輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)目，建立模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型；
[0008]3)根據(jù)故障樹各分支中所蘊(yùn)含的知識(shí)，提取訓(xùn)練樣本，并對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理計(jì)算所需的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值矩陣；
[0009]4)利用汽車起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)上的歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)參數(shù)法中的3 σ準(zhǔn)則法確立模糊預(yù)處理所需的模糊隸屬函數(shù)；
[0010]5)將汽車起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)輸入到通過以上步驟建立好的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行計(jì)算，得到診斷結(jié)果，輸出故障模式。[0011 ] 本發(fā)明的有益效果在于：利用汽車起重機(jī)現(xiàn)有狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)以及故障樹知識(shí)，建立汽車起重機(jī)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行故障診斷與預(yù)測(cè)，既可以模仿人腦的邏輯思維，又可以模仿人腦神經(jīng)元的功能；既可以描述具有模糊概念的問題，又具有強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力和數(shù)據(jù)的直接處理能力；既具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)知識(shí)表達(dá)能力、自然語言處理能力，又具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力；保證診斷的有效性和準(zhǔn)確性；維修人員無需掌握較深的相關(guān)專業(yè)基本理論及工作原理，也無需經(jīng)過大量的拆裝、檢查、驗(yàn)證工作，避免了檢測(cè)過程的盲目性與繁瑣性，解決了診斷耗時(shí)、費(fèi)力、低效、經(jīng)濟(jì)效益不佳的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖I為本發(fā)明方法的故障診斷流程圖；
[0013]圖2是本發(fā)明方法實(shí)施例I的起升系統(tǒng)原理圖；
[0014]圖3是本發(fā)明方法實(shí)施例I的故障樹模型；
[0015]圖4是本發(fā)明方法實(shí)施例I的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷模型；
[0016]圖5是本發(fā)明方法實(shí)施例I對(duì)卷揚(yáng)馬達(dá)升口壓力的隸屬函數(shù)參數(shù)曲線。
[0017]圖中，I、油箱；2、濾油器；3、變量泵；4、回轉(zhuǎn)接頭；5、溢流閥；6、減壓閥；7、比例減壓閥A ;8、比例減壓閥B ;9、減壓閥；10、二通電磁閥；11、換向閥；12、平衡閥；13、卷揚(yáng)馬達(dá)、14、液壓制動(dòng)缸；15、聯(lián)軸器；16、減速器；17、卷筒。 【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]參照?qǐng)D1，本發(fā)明基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法，其故障診斷流程是，包括構(gòu)建模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，汽車起重機(jī)實(shí)測(cè)平臺(tái)采集的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)輸入該模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，最后輸出故障模式。
[0020]汽車起重機(jī)實(shí)測(cè)平臺(tái)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的采集通過溫度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、流量傳感器、傾角傳感器、以及相應(yīng)的按鈕和開關(guān)的電控手柄實(shí)現(xiàn)；其中的溫度傳感器設(shè)置在液壓油箱內(nèi)，壓力傳感器設(shè)置在泵、閥、馬達(dá)等關(guān)鍵零部件的進(jìn)出口油路上，振動(dòng)傳感器設(shè)置在泵、閥、馬達(dá)等關(guān)鍵零部件的外殼殼體上，流量傳感器設(shè)置在在泵、閥、馬達(dá)等關(guān)鍵零部件的進(jìn)出口油路上，傾角傳感器設(shè)置在汽車起重機(jī)的臂架上。
[0021]按鈕和開關(guān)，主要包含卷揚(yáng)下降允許按鈕、卷揚(yáng)上升允許按鈕、回轉(zhuǎn)允許按鈕、自動(dòng)怠速壓力開關(guān)、主工況按鈕、副工況按鈕及參數(shù)設(shè)置按鈕等，設(shè)置在駕駛室內(nèi)的電控手柄和操作面板上。
[0022]模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建的硬件形式是構(gòu)建模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入端分別與上述的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過信號(hào)線連接；模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸出端分別通過顯示器、蜂鳴器通過信號(hào)線連接，實(shí)現(xiàn)故障模式的輸出。
[0023]本發(fā)明的基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法，按照以下步驟實(shí)施：
[0024]I)采用演繹法建立汽車起重機(jī)頂事件故障樹
[0025]首先是找出直接導(dǎo)致頂端事件發(fā)生的各種可能因素組合，如硬件故障、環(huán)境因素和人為差錯(cuò)等；其次找出第一步中各因素的直接原因，循此方法逐級(jí)向下演繹，一直追溯到引起系統(tǒng)發(fā)生故障的全部原因，即分析到不需要繼續(xù)分析原因的底事件為止；然后把各級(jí)事件用相應(yīng)的符號(hào)和適合于它們之間邏輯關(guān)系的邏輯門與頂事件相連接，得到一棵以頂事件為根，中間事件為節(jié)，底事件為葉的具有若干級(jí)的倒置故障樹。
[0026]2)根據(jù)故障樹支路情況與經(jīng)驗(yàn)知識(shí)確定模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)輸入、網(wǎng)絡(luò)輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)目，建立模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型；
[0027]3)根據(jù)故障樹各分支中所蘊(yùn)含的知識(shí)，提取訓(xùn)練樣本，并對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理計(jì)算所需的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值知識(shí)(或稱為網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值矩陣);
[0028]4)利用現(xiàn)有汽車起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)上的歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)參數(shù)法中的3 σ準(zhǔn)則法確立模糊預(yù)處理所需的模糊隸屬函數(shù)；
[0029]3σ準(zhǔn)則:故障界限(診斷參數(shù)值偏高或偏低)為F±3cr;參數(shù)正常界限為Ρ±σ
0030]均值:
【權(quán)利要求】
1.基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法，其特點(diǎn)是，按照以下步驟實(shí)施: 1)采用演繹法建立汽車起重機(jī)頂事件故障樹； 2)根據(jù)故障樹支路情況與經(jīng)驗(yàn)知識(shí)確定模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)輸入、網(wǎng)絡(luò)輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)目，建立模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型； 3)根據(jù)故障樹各分支中所蘊(yùn)含的知識(shí)，提取訓(xùn)練樣本，并對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理計(jì)算所需的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值矩陣； 4)利用汽車起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)上的歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)參數(shù)法中的3σ準(zhǔn)則法確立模糊預(yù)處理所需的模糊隸屬函數(shù)； 5)將汽車起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)輸入到通過以上步驟建立好的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行計(jì)算，得到診斷結(jié)果，輸出故障模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法，其特點(diǎn)是:所述的步驟I的具體步驟是，首先是找出直接導(dǎo)致頂端事件發(fā)生的各種可能因素組合；其次找出第一步中各因素的直接原因，循此方法逐級(jí)向下演繹，一直追溯到引起系統(tǒng)發(fā)生故障的全部原因，即分析到不需要繼續(xù)分析原因的底事件為止；然后把各級(jí)事件用相應(yīng)的符號(hào)和適合于它們之間邏輯關(guān)系的邏輯門與頂事件相連接，得到一棵以頂事件為根，中間事件為節(jié)，底事件為葉的具有若干級(jí)的倒置故障樹。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于故障樹和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車起重機(jī)故障診斷方法，其特點(diǎn)是:所述的步驟4中， 所述的3 σ準(zhǔn)則是:故障界限為；參數(shù)正常界限為歹土σ，

η
Yk 均值:F =上！_η\
R 標(biāo)準(zhǔn)方差:Jpn 式中:參數(shù)Yi為第i個(gè)樣本；R為樣本數(shù)量。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103544389SQ201310492933
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】游張平, 方建平 申請(qǐng)人:麗水學(xué)院