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基于ANNES的故障智能诊断技术研究
作 者: 陈文清
导 师: 谭思云
学 校: 武汉理工大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 故障智能诊断系统 知识获取 知识表示 面向对象 不确定信息 神经网络 专家系统
分类号: TP277
类 型: 硕士论文
年 份: 2002年
下 载: 103次
引 用: 10次
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内容摘要
随着现代工业技术的发展,特别是计算机技术、网络通讯技术的飞速发展,工业系统的规模越来越大,并进一步向广域互联、智能诊断、远程监控的综合自动化系统模式发展,这使得现代设备的结构越来越复杂,设备及设备的零部件间的关联耦合程度日益加剧。因此,影响系统运行的因素骤增,其发生故障的潜在可能性越来越大,智能诊断技术也就应运而生。 由于故障智能诊断技术涉及多个领域技术,以致于到目前为止还没有完整成熟的故障智能诊断理论。本文结合工程实践,在对现有诊断技术进行甄别分析的基础上,对基于ANNES的故障智能诊断技术作了深入的探讨。 首先,简单介绍了故障诊断技术的理论基础,提出了故障智能诊断系统的一般结构,并阐述相应功能模块的特点;然后深入地分析了故障智能诊断系统中知识获取和表示方法,提出了智能诊断系统知识获取的一般模型;详细论述了深浅知识各自特点及相互关系,给出了深浅知识集成表示模型;接着讨论了面向对象技术的基本思想及在诊断知识表示中的应用,根据深浅知识在智能诊断系统中的作用特点,从充分发挥二者各自优势、提高ANNES诊断系统知识表示性能角度出发,结合面向对象技术,提出了面向对象的深浅知识混合表示模型,并研究了模型中对象的层次结构、知识单元的基本结构以及该模型的实现技术;还详细探讨了诊断系统中信息的不确定性问题,分析了诊断系统不确定性产生的原因,研究了不确定性知识的表示方法及不确定性推理的一般模型;进而重点讨论了三层前向BP网络的工作原理、算法以及算法的改进;在比较分析神经网络和专家系统各自的特点基础上,讨论了二者结合的可能性,深入研究了二者结合的方法与途径。结合二者的优势,构建了基于ANNES的故障智能诊断系统,研究了该系统的实现技术。以复杂电子设备的故障智能诊断为例,讨论了ANNES技术的实际应用价值,并对故障诊断实例的结果进行了深入分析。最后,对基于ANNES的智能诊断技术的发展作了进一步的展望。
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全文目录
第一章 绪论 8-12 1.1 课题概述 8-10 1.1.1 课题来源 8 1.1.2 课题背景 8-9 1.1.3 诊断技术的发展及国内外研究现状 9-10 1.2 论文主要工作 10-12 第二章 故障智能诊断技术基础 12-24 2.1 故障智能诊断系统的一般概念 12-15 2.1.1 故障及故障分析 12-13 2.1.2 系统故障的特点 13-14 2.1.3 故障智能诊断系统 14-15 2.2 故障智能诊断系统的研究方法 15-18 2.2.1 基于专家系统的方法 16 2.2.2 基于案例的诊断方法 16-17 2.2.3 基于人工神经网的方法 17 2.2.4 基于模糊数学的方法 17-18 2.2.5 基于故障树的方法 18 2.3 现有故障智能诊断系统的缺陷 18-19 2.4 故障智能诊断系统发展趋势 19-21 2.4.1 多种知识表示方法的结合 19-20 2.4.2 经验知识与原理知识的紧密结合 20 2.4.3 诊断系统与神经网络的结合 20 2.4.4 虚拟现实技术将得到重视和应用 20-21 2.4.5 数据库技术与人工智能技术相互渗透 21 2.5 故障智能诊断系统的一般结构 21-24 2.5.1 故障智能诊断系统的一般结构 21-22 2.5.2 故障智能诊断系统的功能特点 22-24 第三章 诊断知识的获取与表示 24-47 3.1 概述 24-28 3.1.1 知识与知识表示 24-25 3.1.2 故障智能诊断系统中知识的分类 25-27 3.1.3 深浅知识的特点和关系 27-28 3.2 故障智能诊断系统中知识的获取方法 28-31 3.2.1 知识获取是建造故障智能诊断系统的“瓶颈” 28 3.2.2 传统的三种知识获取方法 28-30 3.2.3 故障智能诊断系统中知识获取的一般模型 30-31 3.3 故障智能诊断系统中知识的表示方法 31-41 3.3.1 传统的知识表示方法 31 3.3.2 故障智能诊断系统中知识的表示方法 31-41 3.4 故障智能诊断系统中不确定性问题 41-47 3.4.1 诊断系统中不确定性的分析 41-43 3.4.2 不确定性知识的表示 43-44 3.4.3 不确定性推理的一般模型 44-47 第四章 基于ANNES的故障智能诊断系统 47-71 4.1 引言 47 4.2 神经元模型 47-49 4.3 基于神经网络的学习方式 49 4.4 BP网络 49-57 4.4.1 BP网络结构及工作原理 49-50 4.4.2 BP网络学习算法 50-52 4.4.3 BP算法的数学原理 52-54 4.4.4 BP网络的特点 54-55 4.4.5 BP算法的改进方法 55-57 4.5 专家系统与神经网络的特点比较 57-58 4.5.1 专家系统方法 57-58 4.5.2 人工神经网络方法 58 4.6 专家系统和人工神经网络的结合 58-62 4.6.1 结合的可能性 58-59 4.6.2 ANN和ES结合的方法和途径 59-62 4.7 ANNES的实现 62-64 4.7.1 引言 62 4.7.2 ANNES的结构 62-63 4.7.3 基于ANNES的故障诊断系统的实现 63-64 4.8 基于模糊推理的ANNES的基本思想 64-65 4.9 基于ANNES的复杂电子设备故障智能诊断 65-70 4.9.1 基于ANNES的复杂电子设备故障诊断方法 65 4.9.2 ANNES诊断实例及结果分析 65-70 4.10 基于ANNES诊断技术的进一步展望 70-71 参考文献 71-73 硕士学习期间发表论文 73-74 致谢 74
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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