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嵌入式控制系统故障的灰关联分析及诊断专家系统开发平台

作　者: 王兆耀
导　师: 凌志浩
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 故障诊断灰关联分析专家系统开发平台嵌入式系统
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,嵌入式系统在控制设备中被广泛使用且具有专用性强的特点。针对某一具体的控制设备,开发出满足要求的故障诊断专家系统需要很长时间。因此,以专家系统为基础,以快速开发的理念,运用跨平台的代码生成技术,研究和设计一套针对嵌入式控制系统的故障诊断专家系统开发平台,可以有效地提高诊断专家系统的开发效率,提高控制系统的运行效率、可靠性。本文针对当前嵌入式控制系统所需的故障诊断要求,提出了基于灰关联分析算法和专家系统的分层故障诊断设计方案。在此方案的基础上,针对专家系统开发平台的需求,围绕着专家系统的组成模块,设计了用于嵌入式控制系统故障诊断的专家系统开发平台软件的构建框架,并对开发平台的框架进行了功能模块的划分。通过对开发平台的数据、规则表示和推理机制的深入研究,按照模块设计的思想,实现专家系统开发平台软件的数据库、知识库、推理机和代码生成等模块。开发平台软件采用XML和XSLT代码生成技术,并对生成专家系统代码进行了整体规划,实现了代码的分层结构,降低了代码的内聚和耦合,提高了代码的健壮性和安全性。最后,以电梯控制系统为背景,通过对其模拟系统的应用实验及其所得的诊断结果,验证了其平台所生成的专家系统诊断的准确性和有效性,说明了结合灰关联分析算法的诊断专家系统开发平台软件的可行性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题研究背景及其意义  10-11
  1.2 故障诊断专家系统  11-14
    1.2.1 控制系统故障诊断概述  11-12
    1.2.2 专家系统概述  12-13
    1.2.3 故障诊断专家系统原理  13
    1.2.4 故障诊断专家系统发展  13-14
  1.3 嵌入式系统软件开发平台  14-16
    1.3.1 开发平台概念  14-15
    1.3.2 专家系统开发平台  15-16
  1.4 本文研究内容及组成  16-18
第2章灰关联分析及故障诊断方案的构建  18-26
  2.1 灰色系统理论概述  18
  2.2 灰关联分析理论  18-23
    2.2.1 数据变换  18-19
    2.2.2 灰关联分析的基本概念  19-22
    2.2.3 基于灰关联分析的故障诊断  22-23
  2.3 灰关联分析的局限性  23-24
  2.4 分层的故障诊断架构  24-25
  2.5 小结  25-26
第3章分层故障诊断专家系统开发平台框架及模块  26-36
  3.1 分层专家系统开发平台开发的流程  26-27
    3.1.1 软件设计生命周期  26
    3.1.2 开发平台需求分析  26-27
  3.2 开发平台框架  27-29
    3.2.1 分层故障诊断专家系统的组成  27-28
    3.2.2 开发平台框架的组成  28-29
  3.3 分层专家系统数据库  29-30
    3.3.1 数据库抽象  29
    3.3.2 灰关联分析处理数据  29-30
  3.4 分层专家系统知识库  30-32
    3.4.1 故障库的抽象  30-31
    3.4.2 灰关联分析故障处理方法  31-32
    3.4.3 知识的获取与表示方法  32
  3.5 专家系统推理机  32-34
    3.5.1 常用推理方式  32-33
    3.5.2 Rete推理方式  33-34
  3.6 开发工具链  34
  3.7 小结  34-36
第4章故障诊断专家系统开发平台的实现  36-57
  4.1 开发平台登录管理  36-38
    4.1.1 用户登录认证  36
    4.1.2 用户管理  36-37
    4.1.3 用户授权数据库配置  37-38
  4.2 专家系统人机界面  38-40
    4.2.1 人机界面的菜单及功能  38
    4.2.2 人机界面的组成  38-40
  4.3 专家系统数据库  40-48
    4.3.1 上位机数据库搭建  41-43
    4.3.2 下位机数据库搭建  43-45
    4.3.3 灰关联分析时序数据输入方式  45-48
  4.4 专家系统知识库  48-51
    4.4.1 知识库的搭建  48-49
    4.4.2 专家系统知识输入方式  49-51
  4.5 专家系统推理机  51-52
    4.5.1 数据状态获取方法  51-52
    4.5.2 Rete推理方法  52
  4.6 专家系统代码生成  52-55
    4.6.1 XML及XSLT技术介绍  52-53
    4.6.2 专家系统代码生成  53-55
  4.7 应用软件模块  55-56
  4.8 小结  56-57
第5章开发平台模拟实验环境的构建和测试  57-66
  5.1 嵌入式硬件实验平台  57
  5.2 Modbus通信的实现  57-60
    5.2.1 Modbus协议简介  57-58
    5.2.2 Modbus协议的实现  58-60
  5.3 模拟实验环境架构  60-61
    5.3.1 辅助处理器架构  60
    5.3.2 共享处理器的架构  60-61
  5.4 灰关联分析算法测试  61-63
    5.4.1 测试数据  61-62
    5.4.2 测试方法及结果  62-63
  5.5 电梯模拟实验环境测试  63-65
    5.5.1 电梯常见故障及规则  63-64
    5.5.2 电梯控制器测试  64-65
  5.6 小结  65-66
第6章结论与展望  66-68
  6.1 本课题工作总结  66
  6.2 工作展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
在读期间参加的科研工作及发表的学术论文  73
  科研工作  73
  学术论文  73

嵌入式控制系统故障的灰关联分析及诊断专家系统开发平台

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