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基于CLIPS的船舶机舱设备故障诊断专家系统研究

作　者: 杨家涛
导　师: 盛晨兴; 苗凤林
学　校: 武汉理工大学
专　业: 动力工程
关键词: 船舶机舱设备故障诊断专家系统 CLIPS
分类号: TP182
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 164次
引　用: 2次
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内容摘要

船舶机舱设备的正常运行对于整个船舶的安全和营运来说是举足轻重的。同时,除柴油机以外的各种运行辅助系统的可靠性也得到了人们的高度重视。随着对船舶安全性要求的提高,对船舶设备的监控和故障诊断的手段和方法也提出了新的要求,各种监测与报警系统先后应用于船舶机舱设备中。而随着计算机技术,特别是网络技术的发展,计算机在船舶自动化领域的应用越来越广泛。船舶计算机监控系统正经历着从集中式监控到分散型监控到现在的现场总线型多级网络监控系统的发展变化。而故障诊断技术也越来越受到了关注,这主要是维修理念的转变对故障诊断技术提出了新的需求。传统的维护策略是周期性维护,而周期性维护并不是最经济的。文中对船舶机舱设备故障诊断专家系统的总体结构进行了研究和设计,并针对船舶机舱设备监测与诊断的要求,将诊断专家系统总体结构划分为人机接口界面、知识获取和知识查询模块、征兆获取模块、知识库模块、动态数据库模块、推理机模块等,再对每一个模块的功能和实现进行阐述。通过对船舶机舱设备故障进行分析与研究,并采用故障树分析法,对船舶机舱设备故障诊断专家系统进行CLIPS(C Language Integrated Production System, C语言集成的产生式系统)开发；通过故障树的建造建立故障树与专家系统的联系,对基于CLIPS的故障诊断专家系统的知识库和推理机进行研究,采用“框架+产生式规则”的知识表达方式建立起知识库,并确定了正反向混合推理的推理方法和宽度优先搜索与深度优先搜索相结合的推理策略,通过对故障树的逐层搜索,可以实现对所获取故障征兆的推理诊断。用Visual C#构建人机接口界面并进行软件接口技术研究,将CLIPS嵌入到Visual C#中,实现CLIPS嵌入故障诊断系统、系统与数据库之间的数据传输等接口设计,实现整个专家系统的功能。最后通过模拟实际案例进行测试,检验系统的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目次  7-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题的来源  10
  1.2 研究意义  10-11
  1.3 发展状况、研究现状及水平  11-16
    1.3.1 船舶机舱故障诊断技术的发展现状  11-13
    1.3.2 国内外故障诊断专家系统的发展现状及水平  13-15
    1.3.3 CLIPS专家系统的发展过程和研究现状  15-16
  1.4 本论文研究的目标和主要内容  16-18
    1.4.1 研究目标  16
    1.4.2 研究内容  16-18
第2章船舶机舱设备故障诊断专家系统总体结构  18-23
  2.1 船舶机舱设备故障诊断专家系统的总体结构  18-19
  2.2 船舶机舱设备诊断专家系统总体结构各模块功能介绍  19-22
    2.2.1 人机接口界面  19-20
    2.2.2 知识库管理模块  20
    2.2.3 征兆获取模块  20-21
    2.2.4 知识库模块  21
    2.2.5 动态数据库模块  21-22
    2.2.6 推理机模块  22
  2.3 小结  22-23
第3章 CLIPS的知识库和推理机  23-52
  3.1 CLIPS在机舱设备故障诊断专家系统中的应用  23
  3.2 故障树分析法  23-28
    3.2.1 船舶机舱设备故障分析  23-25
      3.2.1.1 船舶机舱电气设备故障分析  24-25
      3.2.1.2 船舶机舱机械设备故障分析  25
    3.2.2 故障树分析法  25-26
    3.2.3 船舶机舱设备故障树的建造  26-28
    3.2.4 故障树与专家系统的联系  28
  3.3 专家系统知识库  28-34
    3.3.1 知识表达方式  29-30
    3.3.2 专家系统知识表达  30-34
  3.4 专家系统推理机  34-50
    3.4.1 专家系统推理方法  34-37
      3.4.1.1 正向推理  34-35
      3.4.1.2 反向推理  35-37
      3.4.1.3 正反向混合推理  37
    3.4.2 推理策略  37-39
    3.4.3 Rete模式匹配算法  39-41
    3.4.4 专家系统推理机制  41-44
      3.4.4.1 推理流程  41-43
      3.4.4.2 推理规则  43-44
    3.4.5 专家系统推理冲突消解  44-45
    3.4.6 专家系统推理实例  45-50
  3.5 调试运行CLIPS推理程序  50-51
  3.6 小结  51-52
第4章专家系统接口技术  52-58
  4.1 本专家系统采用的软件及接口技术  52
  4.2 CLIPS嵌入技术  52-55
    4.2.1 CLIPS嵌入背景  52-53
    4.2.2 直接嵌入方式  53
    4.2.3 动态链接库(DLL)嵌入方式  53-55
      4.2.3.1 ClipsNET组件简介  53-54
      4.2.3.2 引用ClipsNET组件  54-55
  4.3 Access数据库连接技术  55-57
  4.4 小结  57-58
第5章专家系统试验及分析  58-63
  5.1 专家系统推理界面  58-60
  5.2 模拟试验测试  60-62
  5.3 小结  62-63
第6章总结与展望  63-65
  6.1 总结  63
  6.2 展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-68

基于CLIPS的船舶机舱设备故障诊断专家系统研究

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