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机械故障诊断学钟秉林专家系统诊断原理文稿演示

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(优选)机械故障诊断学钟秉林专家系统诊断原理

(优选)机械故障诊断学钟秉林专家系统诊断原理
➢ 其中，最为代表的是肖特立夫等人的MYCIN系统，该系统用 于诊断和治疗血液感染和脑炎感染，可给出处方建议（提供 抗菌剂治疗建议），不但具有很高的性能，而且具有解释功 能和知识获取功能。MYCIN系统是专家系统的经典之作，它 的知识表示系统用带有置信度的“IF—THEN”规则来表示， 并使用不确定性推理方法进行推理。MYCIN由LISP语言写成， 所有的规则都表达成LISP表达式。它是一个面向目标求解的 系统，使用反向推理方法，并利用了很多的启发式信息。
2020/8/14
10
一、概述
➢ 在这期间开发的专家系统按其处理问题的类型可以分为： 解释型、预测型、诊断型、设计型、规划型、监视型、调 试型、修正型、教学型和控制型。
➢ 其应用领域也涉及到农业、商业、化学、通信、计算机系 统、医学等多个方面，并已成为常用的解决问题的手段之 一。
2020/8/14
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一、概述
2.在故障诊断中的应用
（优选）机械故障诊断学钟秉 林专家系统诊断原理
一、概述
• 一般认为，专家系统就是应用于某一专门领域，由知识工 程师通过知识获取手段，将领域专家解决特定领域的知识， 采用某种知识表示方法编辑或自动生成某种特定表示形式， 存放在知识库中，然后用户通过人机接口输入信息、数据 或命令，运用推理机构控制知识库及整个系统，能像专家 一样解决困难的和复杂的实际问题的计算机（软件）系统。
➢ 20世纪70年代初，匹兹堡大学的鲍波尔和内科医生合作 研制了第一个用于医疗的内科病诊断咨询系统 INTERNIST。
这些系统的研制成功使得专家系统受到学术界及 工程领域的广泛关注。
2020/8/14
5
一、概述
1.2 成熟期
• 到20世纪70年代中期，专家系统已逐步成熟起来，其观点逐 渐被人们接受，并先后出现了一批卓有成效的专家系统。

机械故障诊断学12机械故障诊断的基本原理ppt课件

机械故障诊断学12机械故障诊断的基本原理ppt课件
说明1：机械系统的故障类型千差万别，与每一种故障类型 相对应，机械系统必定会通过一个或多个物理参量将其表征 出来 (一因多果)；每一种故障类型也必须由一种或多种原因 所引起 (一果多因)。如齿轮齿面点蚀。 故障表现与其特征参量和故障原因之间存在的对应关系：
F = f (α1 ,α2 ,α3 ,…...）
一、故障特征参量的定义
说明2: 对于同一种故障类型，当它们发生在不同的
机械系统上时，其故障特征参量也不同，因此，在确 定某种故障的特征参量时，应结合具体的系统进行。
例如：一般机器的轴承发生故障时，其温度会升高， 此时温度可选为故障特征参量。然而，对于矿用通风 机，其转子轴承处于风道内，受到强风冷却，即使出 现故障温度也未必明显升高，此时就不宜选用温度作 为轴承故障的特征参量。
1. 确立运行状态监测的内容; 2. 建立测试系统; 3. 测试、分析及信息提取; 4. 状态监测、判断及预报
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
三、机械故障诊断的基本环节
基本环节1：确立运行状态监测的内容
基本环节4：状态诊断、监测及预报
主要内容：构造或选定判据，确定划分设备状态的各有关 参量的门槛值等内容。
主要目的：判定被诊断对象的运行状态，并对其未来发展 趋势进行预测。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
一. 机械故障及其分类
3. 按其发生的快慢分
(1) 突发性故障：不能靠早期测试探测出来的一类故 障。即此类故障是不可预测的，对这类故障只能 进行预防

机械故障诊断学钟秉林神经网络诊断原理最全PPT资料

机械故障诊断学钟秉林神经网络诊断原理最全PPT资料
一、概述
人工神经网络（ Artificial Neural Networks，简称ANN）, 是近年来得到迅速发展的一个前沿课题。ANN是在现代神 经生理学和心理学的研究基础上，模仿人的大脑神经元结构 特性而建立的一种非线性动力学网络系统，它由大量的简单 的非线性处理单元（类似人脑的神经元）高度并联、互联而 成，具有对人脑某些基本特性简单的数学模拟能力。
细胞体对这些输入信号进行整
合并进行阈值处理；
树突是树状的神经纤维接收网络，
它将电信号传送到细胞体；
轴突是单根长纤维，它把细胞 细胞核
体的输出信号导向其他神经元； 一个神经细胞的轴突和另一个
神经细胞树突的结合点称为突触
[兴奋型、抑制型，膜外为正、膜内为负]
树突 细胞质
突触
细胞膜
来自其它细胞
轴突
f( x) 1
0x -1
2021/6/25
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二、人工神经网络的拓扑结构及其学习规则
2021/6/25
斜坡型 Sigmoid型
r x a f (x) x| x | a
r x a r,a 0
1 f (x)
1 ex
f ( x) 1
-a 0a x -1
f ( x)1
0.5
0x
双曲正切型 f ( x ) tanh( x )
指令串行执行
高度并行处理
不能解决形象思维问题，如 易于实现感知和视觉等形象
感知、视觉等
思维问题
脆弱
鲁棒性(Robust)、容错性强，
自适应能力差
自适应性强
强有力的数字和逻辑运算能 可以处理模糊的、概率的、
力，计算精度高
含噪的或不相容的信息
2021/6/25

机械故障诊断学钟秉林第10章旋转机械的状态检测与故.pptx

机械故障诊断学钟秉林第10章旋转机械的状态检测与故.pptx

二、振动基础
振动测试的3个基本参数：幅值、频率和相位。
✓ 幅值 幅值是振动强度大小的标志，它可以
用不同的方法表示，如单峰值、有效 值、平均值等；
✓ 频率 为周期的倒数。通过频谱分析可以确 定主要频率成分及其幅值大小，从而 可以寻找振源，采取措施；
✓ 相位 振动信号的相位信息十分重要，利用 相位关系确定共振点、振型测量、旋 转件动平衡、有源振动控制、降噪等。
2020/8/17
2
一、概述
旋转机械运行速度一般较高，且往往是关键设备，其工况状 态影响机器设备自身的安全稳定、甚至可能导致重大经济损 失、机毁人亡的事故。
随着科学技术和现代工业的发展，旋转机械正朝着大型、高 速和自动化方向发展，这对提高安全性和可靠性，发展先进 的状态监测与故障诊断技术，提出了迫切要求。
利用接触式传感器(例如磁电式振动速度传感器或 压电式振动加速度传感器)放置在轴承座上进行测量；
2020/8/17
14
三、 转子系统振动故障诊断
✓ 轴振动值评定 这可利用非接触式传感器(例如电涡流式传感器) 测
量轴相对于机壳的振动值或轴的绝对振动值。
➢ 评定参数可用振动位移峰峰值和振动烈度(即均方根 值，它代表了振动能量的大小)来表示。
✓ 在有阻尼的情况下，转子的临界转速略高 于其横向固有频率。
✓ 转子的临界转速个数与转子的自由度相等。 对实际转子来说，理论上有无穷多个临界 转速，但由于转子的转速限制，往往只能 遇见数个临界转速。
2020/8/17
12
二、振动基础
根据转子的工作转速n与其第一阶临界转速nin1)
≤6500
≤10000
>10000 -16000
≤40

机械故障诊断学 钟秉林 第2章特征信号检测

机械故障诊断学 钟秉林 第2章特征信号检测

4 特征信号的采集
消除混叠的措施 提高采样频率。但提高采样频率将导致在 同样信号长度下，采样点数随之提高，增 加计算负担。 应用抗混滤波器降低信号中的最高频率。 从理论上讲，由于抗混滤波器的非理想特 性，信号中高频分量不可能完全衰减，因 此不可能彻底消除混叠。
38
2015/10/27
4 特征信号的采集
2015/10/27 31
3 振动信号的检测
测振传感器的合理选择
• 要求:
– – – – – – –
2015/10/27
灵敏度高 动态特性良好 噪声小 滞后、漂移误差小 功耗小，复现性好，有互换性 防水及抗腐蚀 结构简单、成本低
32
4 特征信号的采集
被测 对象
…
传 感 器
…
信号 调理
…
多路 模拟 开关
e=WBlvsin
e=WBA
2015/10/27
19
3 振动信号的检测
图 电磁式绝对速度计 1—弹簧 2—壳体 3—阻尼环 4—磁钢 5—线圈 6—芯轴
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3 振动信号的检测
2015/10/27
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3 振动信号的检测
压电式加速度传感器
压电效应：某些材料(某些单晶体或多晶体陶瓷介质)，当 沿一定方向对其施加力的作用而使它变形时，内部就产 生极化现象，同时在它的两个对应晶面上产生符号相反 地等量电荷，当外力取消后，电荷消失重新恢复为不带 电的状态，的现象。 金属膜 F
3 振动信号的检测
压电式加速度传感器
2015/10/27 29
3 振动信号的检测
云母垫圈 薄蜡层 钢螺栓
a)
绝缘螺栓
b)

机械故障诊断分析课件(第一章)

机械故障诊断分析课件(第一章)
University
of
Science 9 and Technology
of
China
诊断：确定疾病和病因。 诊—状态检查(身体检查)； 断—故障确定(包括故障产生的原因)。
什么是故障？
设备功能失常(Malfunction)，一般是功能可以 恢复的，不是设备的损坏(Breakdown)。 不同的国家和组织有不同的定义。 (GB3187－82)规定：给定层次级上的子分系统 的故障是指该子分系统“丧失规定的功能”，或者 说，给定层次级上的子分系统的输出与所预期的 输出不相容。
机械故障诊断学 Mechanical Fault Diagnostics
教材：《设备状态监测与故障诊断技术》 陈克兴，李川奇 主编，科学技术文献出版社 参考书：《机械故障诊断学》 钟秉林，黄仁 主编，机械工业出版社
University Science 1 and Technology China
of
of of
§1.4 故障分类
目的：在于揭示故障的实质，以利于选择适合 的诊断方法。
特点：在一定条件下系统所发生的功能上 的故障，带有间断性。 治理：通过调整系统参数和运行参数，不 需要换零部件又可恢复原系统的正常功能。
暂时性故障 按设备工作状态 永久性故障
原因：是由某些零、部件损坏而引起的 治理：必须经过更换或修复后才能消除故 障。
Science 8 and Technology
of
China
§1.1 什么是故障诊断技术？
“诊断”一词来源于仿生学。早在公元前五世纪 的史书中就有中医的望、闻、问、切“四诊”的 记载。 中医诊断实质上利用病人外部的信息与内部信 息的关联性进行的。 这种利用外部的信息与内部信息的关联性对 现代设备诊断也有普遍的意义。

机械故障诊断学--专家系统原理 PPT课件


15
数据管理
自下位机
数 当前数据
据 日常数据
通 讯
启停数据
事故数据
采样传感器参数标定 参
缓变信号参数标定
数 标
振动报警参数设置
定
设
故障诊断门限设置
置
特征 数 提取 据
预 数据 处 压缩 理
振动原始数据
数 频谱及谱阵
据 轴心轨迹及趋势 特征数据趋势
库 温度与压力
位移
背景知识
诊断知识
知
机组病例
识
过程性知识 库 控制性知识
ppt课件
10
知识库的结构形式取决于所采用的知识表 示方式，常用的有：逻辑表示、语义网络 表示、规则表示、框架表示和子程序表示 等。 用产生式规则表达知识的方法是目前专家 系统中应用最普遍的一种方法。
ppt课件
11
➢ 数据库 专家系统中用于存放反映系统当前状态的事实 数据的场所。包括：用户输入的事实，已知的 事实以及推理过程中得到的中间结果等。 动态数据库： 保存推理过程中，产生的中间结论（包括最终 结论），以及大量的症状信息和推理路径。
确，而其他知识表示方案，至今还未达到 这一点 ✓ 逻辑表示从现有事实推导出新事实的方法 可以机械化。
ppt课件
26
一阶谓词逻辑表示法
一阶谓词逻辑是一种形式语言系统，研究的是 假役与结论之间的蕴含关系，即用逻辑方法研 究推理的规律。由于它与自然语言相似，故可 用来表示人类的某些知识。
ppt课件
27
($x)(A(Wang, x) GE(x, w) 得知“老王年龄大于或等于43岁”。
ppt课件
32
产生式规则表示法
优点：产生式规则之间相互独立，有利于系

机械故障诊断学课件演示文稿正式版ppt

进行测取，将测定值与规定的正常值进行比较，判别机器 是否工作正常；若对机器进行定期定期或连续监测，还可 获得机器状态的趋势性规律，得到(dé dào)机器剩余寿命 估计，实现状态预测和预报。对机器健康状况的初级诊断，
又称简易诊断。
第二页，共20页。
②诊断：对机器产生故障的原因、部位、严重程度等一一作 出判断，为管理决策提供依据，是对机器健康状况的精密 (jīngmì)诊断。精密(jīngmì)诊断的目标：对简易诊断为异 常的机器进行专门检测、分析和判别，最后确定应采取的 技术措施。
与渐进性故障相联系，故障在功能方面尚 未表现(biǎoxiàn)出来，但已发展到能鉴 别的程度时，称其为潜在故障，对其进行 研究在机械故障诊断中重要价值。
③ 按发生原因分：人为故障和自然故障
设备在制造或大修时，使用了不合 格的零件；运行时不遵守操作规程 ，或运输、包管不当，所造成的设 备故障。（提高管理水平）
2）信号处理 排除干扰，提取最能反映设备状态(zhuàngtài)的特 征参数的过程
最基本方法：时域分析法和频域分析法。处理 方法很多，各种滤波、包络线分析、混沌、自 适应等，可研究空间大
第五页，共20页。
§如1B-e5n•t故ly序障3列诊）、断P状技h术ili态p(sjì序sh识列ù)等的别，发由展将传感得器到和指的示仪诊表断构成参，主数要值用于与监测档案库里的标准值进
zhì nénɡ)等多领域
缺点：幅值监测不能动态(dòngtài)过程特征；
振动噪声监测、声发射技术、模态分析
声发射•技4术）、X诊射线断探决伤、策超声根探据伤、识阻别抗法结、红果外，热象对技异术、常腐蚀状监态测 (zhuàngtài)进一 低③，按稳 诊步定断，方分近法析似的常完，数善确，程设度定备分故工：作障最佳的时原期，因故、障由部随位机因、素引程起度，不、可类预测别(yù，cè)根，易据排除诊，断不影结响寿命，
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➢ 除这些成功实例以外，在这一时期另外两个影响较大的专 家系统是斯坦福大学研制的AM系统及PUFF系统。AM是 一个用机器模拟人类归纳推理、抽象概念的专家系统，而 PUFF是一个肺功能测试专家系统，经对多个实例进行验 证，成功率达93%。
诸多专家系统地成功开发，标志着专家系统逐渐走 向成熟。
2021/3/15
• 专家系统有三个特点，即： ✓ 启发性，能运用专家的知识和经验进行推理和判断； ✓ 透明性，能解决本身的推理过程，能回答用户提出的问题； ✓ 灵活性，能不断地增长知识，修改原有的知识。
2021/3/15
2
一、概述
1.1 初创期
• 人工智能早期工作都是学术性的，其程序都是用来开发游戏的。 尽管这些努力产生了如国际象棋、跳棋等有趣的游戏，但其真 实目的在于计算机编码加入人的推理能力，以达到更好的理解。 在这阶段的另一个重要领域是计算逻辑。
➢ 1957年诞生了第一个自动定理证明程序，称为逻辑理论家。 ➢ 20世纪60年代初，人工智能研究者便集中精力开发通用的方
法和技术，通过研究一般的方法来改变知识的表示和搜索，并 且使用它们来建立专用程序。 ➢ 到了60年代中期，知识在智能行为中的地位受到了研究者的 重视，这就为以专门知识为核心、求解具体问题的基于知识的 专家系统的产生奠定了思想基础。
➢ 在这期间开发的专家系统按其处理问题的类型可以分为： 解释型、预测型、诊断型、设计型、规划型、监视型、调 试型、修正型、教学型和控制型。
➢ 其应用领域也涉及到农业、商业、化学、通信、计算机系 统、医学等多个方面，并已成为常用的解决问题的手段之 一。
2021/3/15
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一、概述
2.在故障诊断中的应用
➢ 20世纪70年代初，匹兹堡大学的鲍波尔和内科医生合作 研制了第一个用于医疗的内科病诊断咨询系统 INTERNIST。
这些系统的研制成功使得专家系统受到学术界及 工程领域的广泛关注。
2021/3/15
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一、概述
1.2 成熟期
• 到20世纪70年代中期，专家系统已逐步成熟起来，其观点逐 渐被人们接受，并先后出现了一批卓有成效的专家系统。
2021/3/153 Nhomakorabea、概述• 1965年在美国国家航空航天局要求下，斯坦福大 学研制成功了DENRAL系统，DENRAL的初创工作 引导人工智能研究者意识到智能行为不仅依赖于 推理方法，更依赖于其推理所用的知识。该系统 具有非常丰富的化学知识，是根据质谱数据帮助 化学家推断分子结构，被广泛地应用于世界各地
的大学及工业界的化学实验室。
2021/3/15
4
一、概述
• 这个系统的完成标志着专家系统的诞生。在此之后，麻 省理工学院开始研制MACSYMA系统，它作为数学家的 助手使用启发式方法变换代数表达式，现经过不断扩充， 能求解600多种数学问题，其中包括微积分、解方程和方 程组，矩阵运算等。
➢ 同期，还有美国卡内基－梅隆大学开发的用于语音识别 的专家系统HEARSAY，该系统表明计算机在理论上可按 编制的程序同用户进行交谈。
以从类似机器获取）的大型动态系统，如针对汽轮发电机组等研发的诊断专家系统，已经 在工程实际中取得了良好的经济效益。
2021/3/15
10
一、概述
3.专家系统的分类（按推理规则分）
➢专家系统：基于知识(Knowledge-based)的人工智能系统。 ➢专家系统实质是应用大量人类专家的知识和推理方法求解 复杂的实际问题的一种人工
智能计算机程序。
➢专家系统能够模拟、再现、保存和复制，有时还能超过人类专家的脑力劳动，是人工智
能领域中目前最活跃最成功的一个分支。
➢就机械设备故障诊断而言，专家系统比较适用于复杂的、比较规范化的（即只是来源可
2021/3/15
6
一、概述
• 另一个非常成功的专家系统是PROSPCTOR系统，它用于 辅助地质学家探测矿藏，是第一个取得明显经济效益的专 家系统。PROSPCTOR的性能据称完全可以同地质学家相 比拟。它在知识的组织上，运用了规则与语义网相结合的 混合表示方式，在数据不确定和不完全的情况下，推理过 程运用了一种似然推理技术。
7
一、概述
1.3 发展期
• 从20世纪80年代初，医疗专家系统占了主流，主要原因 是它属于诊断类型且开发比较容易。
➢ 但是到了80年代中期，专家系统发展在应用上最明显的 特点是出现大量的投入商业化运行的系统，并为各行业 产生了显著的经济效益。其中一个著名的例子是DEC公 司与卡内基－梅隆大学合作开发的XCON-R1专家系统， 它用于辅助数据设备公司（DEC）的计算机系统的配置 设计。它每年为DEC公司节省数百万美元。
专家系统的应用日益广泛，处理问题的难度和复 杂度不断增大，导致了传统的专家系统无法满足较为 复杂的情况，迫切需要新的技术去支持。
2021/3/15
8
一、概述
• 从80年代后期开始，一方面随着面向对象、神经网络和模 糊技术等新技术迅速崛起，为专家系统注入了新的活力；
➢ 另一方面计算机的运用也越来越普及，而且对智能化的要 求出越来越高。由于这些技术发展的成熟，并成功运用到 专家系统之中，使得专家系统得到更广泛的运用。
➢ 其中，最为代表的是肖特立夫等人的MYCIN系统，该系统用 于诊断和治疗血液感染和脑炎感染，可给出处方建议（提供 抗菌剂治疗建议），不但具有很高的性能，而且具有解释功 能和知识获取功能。MYCIN系统是专家系统的经典之作，它 的知识表示系统用带有置信度的“IF—THEN”规则来表示， 并使用不确定性推理方法进行推理。MYCIN由LISP语言写成， 所有的规则都表达成LISP表达式。它是一个面向目标求解的 系统，使用反向推理方法，并利用了很多的启发式信息。
机械故障诊断学钟秉林专家系统诊断原理文稿演示
一、概述
• 一般认为，专家系统就是应用于某一专门领域，由知识工 程师通过知识获取手段，将领域专家解决特定领域的知识， 采用某种知识表示方法编辑或自动生成某种特定表示形式， 存放在知识库中，然后用户通过人机接口输入信息、数据 或命令，运用推理机构控制知识库及整个系统，能像专家 一样解决困难的和复杂的实际问题的计算机（软件）系统。