【正文】
。先得出系統(tǒng)級別故障集并進行檢修有利于從系統(tǒng)的高度先排除掉大部分可能故障原因，縮小可疑故障原因范圍 ， 實現(xiàn) 快速確診。 首先觀察故障的癥狀，依據(jù)癥狀和最易獲得的 故障 信息先反向循因推理，由典型癥狀推理 找 發(fā)出可能存在的故障 愿因 ，對所有可能故障原因進行按系統(tǒng)分類，得出系統(tǒng)級別的故障集，并計算出故障集中每一系統(tǒng)故障發(fā)生的可能性大小 。為了解決單一反向推理策略的不足， 進而采用了符合常規(guī)診斷思路的正反向混合模糊推理策略。由于汽車故障診斷知識采用不確定型的模糊矩陣進行表示，而采用單一反向推理策略比較簡便易行，但是推理結(jié)果往往并不理想，給確診帶來魯東大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計 29 一定的難度。另外，檢修建議也分為系統(tǒng)級別檢修建議和部件級別檢修建議被規(guī)范化地錄入知識庫。具體領(lǐng)域?qū)＜抑R可以抽象為典型故障癥狀 、系統(tǒng)級別故障、部件故障三個層次。為了知識表示方便、合理，可以將具體故障分為五類系統(tǒng)級別故障，包括油路故障、進氣系統(tǒng)故障、點火系統(tǒng)故障、怠速系統(tǒng)故障、 氣 缸故障。 在知識表示和組織中，最上層的對象是發(fā)動機本身，其下層是發(fā)動機的各系統(tǒng)，再下層是具體部件?！爸R規(guī)范化”是總結(jié)診斷經(jīng)驗而得出的一種概念模型，便于對知識進行整理。故障程度的描述如表 7 所示，其中數(shù)值可用統(tǒng)計或?qū)＜以u分來獲得。 在 電控 發(fā)動機故障診斷中， 根據(jù) 故障現(xiàn)象不同的 表現(xiàn)程度可 分為六個等級，其中等級越高說明故障的可能性越大。為此我們需要模糊數(shù)學(xué)理論來表示不確定型的診斷知識，在模糊數(shù)學(xué)中元素值是在 [0,1]的范圍內(nèi)，為使診斷知識表達方便以及便于推理將其擴展成 [0,100]，元素值相應(yīng)地稱為“擴展隸屬度”，相應(yīng)的矩陣則稱為“擴展模型矩陣”。規(guī)定一個閾值水平?? [0,1]，記： ? ? ? ? ? ?? ?12m a x , , , nu u u? ? ? ?? ? ?? ??? (518) 若 ??? ， 則作出“拒絕”判決的判斷，說明提供的信息量不足，在維修人員提供足夠的信息后再作判斷；若 ??? ，則認為診斷結(jié)論可行，按最大隸屬原則進行判斷。 （ 2） 閾值原則： 設(shè)定一個閾值 ? ?10 ???? (有時可設(shè)定一個閾值向量? ?,? ? ?????１ 　 ２ 　 ｎ 　 )，若 ? ?iyir ??? ，則設(shè)備具有故障原因 iy 。 因此 7 個故障原因的模糊優(yōu)先關(guān)系排列為 xxxxxxx 4536721 , 本 節(jié) 分析了 隸屬函數(shù)的確定方法 ,結(jié)合實例介紹了如何用二元對比排序的分析法來確定故障原因的隸屬度 ,為基于模糊推理的故障診斷專家系統(tǒng)的開發(fā)提供參考。 類似的，可 知 為 R)5( 為 )5( ?R (512) 取 ?? ，得 110010111)5( ?R (513) 可知 x3 可以作為第五優(yōu)越對象，同樣 )6( ?R (514) 取 ?? ，得 11 .01)6( ?R (515) 可知 x5 可以作為第六優(yōu)越對象。 除去 R)2( 中的第二優(yōu)越對象 x2 所在的行和列，得到新的模糊優(yōu)先關(guān)系矩陣 R)3( 為 )3( ?R (58) 取 ?? 得 魯東大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計 26 1111101111011100001110111)3( ?R (59) 可知 x7 為第三優(yōu)越對象。 表 5 對應(yīng)優(yōu)先選擇比 對象 基準 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x1 1 x2 1 x3 1 x4 1 x5 1 x6 1 x7 1 由表 5 得模糊優(yōu)先關(guān)系矩陣 R)1( 為 )1(?R (54) 取 ?? 得 ?? 截距陣為 魯東大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計 25 1000000010000000100000001000000010011010101111111R10 .7 0?）（ (55) ?? 截距陣 R)1( 的第一行元素都等于 1，說明只有 x1 的優(yōu)越程度超過了 ，所以 x1 為第一優(yōu)越對象。利用上述原則得出的結(jié)果如表 4所示。 比如 10 人所給評分相加的總分是 80 分，則 x1 對x2 的優(yōu)先選擇比為 r12 =80? 100=（ 其中分母是 100 為 10 個 人 評價 都給最高分時的總分） 。由維修專家和維修人員組成的評議組 m=10（人） 進行對產(chǎn)生的故障的可能的原因進行評分 ，評分標準如表 3 所示 （注：等級越高說明故障的可能性越大） 。把上述原因依次設(shè)為 xxxxxxx 7654321 , 。 現(xiàn) 以 發(fā)動機怠速不穩(wěn)為例進行具體說明。 由于汽車發(fā)動機故障的復(fù)雜性，同一 種故障可能 由 多種原因造成。其中根據(jù)各自特點， 又 將模糊二元對比決策分為模糊優(yōu)先關(guān)系排序決策法、模糊相似優(yōu)先比較決策法、模糊相對比較決策法。在生活實踐中，人們認識事物往往是從兩個事 物 地 對比開始的。本文運用 的是 模糊二元對比排序法來確定故障診斷中隸屬函數(shù)。此時論域元素多半是離散的。例如故障診斷中經(jīng)常遇到的“溫度高”、“排氣過熱”等屬于連續(xù)的隸屬函數(shù) ，對于這類問題，可用典型的隸屬函數(shù)來描述。 第二種：根 據(jù)問題的性質(zhì)，選用某些經(jīng)典函數(shù)作為隸屬函數(shù)。確定隸屬函數(shù)通常可以歸納為下列三種途徑： 第一種：根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計得出的經(jīng)驗曲線作為隸屬函數(shù)。而模糊數(shù)學(xué)對具有過渡性事物的描述可以進行有效的度量，把故障原因與征兆之間的關(guān)系由突然改變 轉(zhuǎn)換為 漸變，用隸屬函數(shù)來對事物的中介過渡性進行度量。 通過收集維修專家的經(jīng)驗，確定原因集與征兆之間的可信度，建立模糊關(guān)系矩陣，并在實踐中不斷地完善。 為了能夠從征兆中診斷出原因，需要預(yù)先定出故障原因與征兆之間的親近程度 [18]。因此，矩陣元素 rij 表示第 i 種征兆 xi ，對第 j 種原因 yj的關(guān)聯(lián)度，即發(fā)生癥狀 xi 時故障原因是 yj的可信度。這樣 n 個故障原因?qū)?yīng) m 個征兆的評價集就構(gòu)成評價模糊矩陣 R： 魯東大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計 21 ? ? nmijmnmmnnrrrrrrrrrR ???.....................r212222111211 (53) 其中 0≤ rij ≤ 1， 1≤ i≤ m， 1≤ j≤ n R 是故障 集 Y 與征兆 集 X 的一個模糊關(guān)系。 模糊關(guān)系矩陣 發(fā)動機的 原因與征兆之間存在著錯綜復(fù)雜的模糊關(guān)系 ， 同一種故障征兆，可能 由 多種故障原因 造成 ，同一故障原因，又 可能造成 多種故障征兆。它可用一個向量表示 ? ?12, ..., TnY y y y? (51) 其中， n 表示發(fā)動機或某個子系統(tǒng)故障原因種類的總數(shù)。 模糊診斷需要解決的問題是：①模糊關(guān)系矩陣的構(gòu)造；②隸屬度（可信度）的確定；③模糊診斷算法和原則的確立。 模糊診斷 汽車故障診斷的整個過 程是計算機與人的主觀能動性組合的決策過程。所以在故障診斷的經(jīng)驗方法中，其實質(zhì)也充滿了模糊性。眾所周知，一個熟練的技術(shù)人 員可以憑他的經(jīng)驗判斷出汽車是否有故障及故障發(fā)生的部位，而這種“經(jīng)驗”本身是一種模糊概念。因此人為規(guī)定一個明確界線，或確定一個故障閾值來判斷汽車是否有故障，必然會將人的主觀誤差 (包括判斷誤差 )帶入故障診斷結(jié)果之中，造成故障信息的謊報和漏檢。這里面包含了 豐富 的專家經(jīng)驗，但無論是汽車的行駛狀態(tài)還是人們在狀態(tài)監(jiān)測和技術(shù)診斷中都存在著 許多模糊的概念和方法，其模糊性具體體現(xiàn)在以下 兩 個方面[17]： ① 汽車在行駛過程中，各狀態(tài)或故障之間并沒有明確的界限。汽車故障種類繁多原因復(fù)雜，所以汽車維修工作難度較大。此外還能實現(xiàn)恢復(fù)、打印設(shè)定、系統(tǒng)信息和用戶信息 的 設(shè)置等。 該系統(tǒng)的輔助維修管理功能還可以方便維修 人員 進行日常的維修和保養(yǎng)工作。通過對專家的知識和經(jīng)驗的總結(jié)和提取并按照知識庫的格式規(guī)范化后，通過人機交互界面添加到知識庫中以實現(xiàn)系統(tǒng)的知識獲取。以實現(xiàn) 對不合理的診斷的調(diào)整、優(yōu)化和對知識庫的瀏覽及刪除無用的診斷表或知識庫 。 魯東大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計 19 否 圖 7 系統(tǒng)總體診斷流程框圖 系統(tǒng)的輔助功能 系統(tǒng)輔助功能包括知識庫管理、 學(xué)習(xí) 咨詢、系統(tǒng)維護以及幫助等 [16]。對于不確定性復(fù)雜故障可以采取模糊 混 合推理方法進行診斷 ， 提高了排除故障效率并降低了誤診、漏診的風(fēng)險。主窗口 如圖 6 所示。電控發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)主窗口菜單有 六 類：故障診斷類菜單、系統(tǒng)維護菜單、 學(xué)習(xí) 咨詢菜單、知識庫管理菜單、幫助系統(tǒng)菜單 和退出菜單 。包括診斷恢復(fù)、打印設(shè)定、系統(tǒng)信息和用戶信息設(shè)置等 。 4） 知識咨詢 主要是把與查找故障原因有關(guān)的各車型原始資料、線路圖、故障碼、數(shù)據(jù)流和檢查方法等統(tǒng)一放入綜合數(shù)據(jù)庫，在需要時隨時方便地調(diào)用查閱；并能添加、修改各種新的檢查維修方法。知識庫管理系統(tǒng)是知識庫的支撐軟件。 3）知識庫管理 知識庫是知識的存儲空間，用于存儲領(lǐng)域內(nèi)的原理性知識、專家的經(jīng)驗知識及有關(guān)的事 實等。它能根據(jù)當(dāng)前已知的事實，利用知識庫中的知識，采用了正反向混合模糊推理方法對發(fā)動機在工作中發(fā)生的故障進行迅速準確地診斷。 2）故障診斷 故障診斷是系統(tǒng)的“思維”機構(gòu)，是構(gòu)成系統(tǒng)的核心部分。 魯東大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計 17 圖 5 系統(tǒng)總體框圖 1） 人機界面 人機界面指的是最終用戶與 診斷 系統(tǒng)的交互界面。 汽車發(fā)動機的故障診斷系統(tǒng)主要由人機界面、故障診斷、知識庫管理、 學(xué)習(xí) 咨詢、系統(tǒng)維護 和幫助系統(tǒng) 等組成 [15]。 基于模糊推理的故障診斷系統(tǒng)就是將診斷知識，特別是 將 專家 的 知識與計算機結(jié)合在一起，按照一定的推理算法，通過人機接口的形式讓診斷者與計算機進行對話，并由診斷者回答系統(tǒng)提出的問題，系統(tǒng)根據(jù)提問和回答的答案進行推理，并最終給出專家級的診斷結(jié)論。 ② 網(wǎng)絡(luò)化 使維修人員不必在現(xiàn)場就能實現(xiàn)診斷，并隨時監(jiān)控發(fā)動機的運行情況 ，還能查閱各專家系統(tǒng) ,實現(xiàn)對各專家系統(tǒng)資源的共享。 為充分發(fā)揮電控系統(tǒng)的優(yōu)勢 ,未來診斷系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)是智能化、網(wǎng)絡(luò)化 、系統(tǒng)化 。 ④ 診斷系統(tǒng)都是單個獨立的，不能實現(xiàn)遠程診斷，不能對各專家系統(tǒng)實現(xiàn)共享。 ③ 診斷系統(tǒng)不能診斷機械部分的故障，也不能對機械部分的狀態(tài)進行監(jiān)控。它不能魯東大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計 16 對所控制設(shè)備運行的狀態(tài)、過程參數(shù)等 ,進行連續(xù)、系統(tǒng)的記錄和顯示，以準確反映出設(shè)備各部分、各階段的具體狀態(tài)，也不能深入分析、預(yù)測其發(fā)展趨勢，并提出專家建議。同時其診斷技術(shù)也有了極大的發(fā)展，能夠較為方便、快速地診斷出電控系統(tǒng)故障。有的回路或支路故障不止一個，第一個故障排除后，第二個故障才顯現(xiàn)出來 ,這時要對該回路或支路再次進行檢修，直至確認修理成功為止。另外要注意，沒有故障現(xiàn)象說明沒有故障。 如表 2 所示 為電噴系統(tǒng)常見綜合故障的現(xiàn)象、原因和排除方法 [14]。在完成調(diào)整或維修后，應(yīng)再進行試車檢驗，確保整個發(fā)動機系統(tǒng)工魯東大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計 13 作正常。在確定故障的具體部位后，應(yīng)按維修工藝或維修手冊所述步驟檢查、調(diào)整、修理或更換。汽油噴射系統(tǒng)中的部件大多不進行修理，確認部件故障后，應(yīng)予以更換。 ⑥ 部件檢查。 ⑤ 電路檢查。 ④ 動態(tài)故障代碼檢查。癥狀確認是非常關(guān)鍵的一步，可使用多種方法來鑒別診斷以確定具體故障部位。并將故障代碼逐一記錄下來，然后清除故障碼。接下來進一步 詳細 說 明各主要步驟功能 [2]： ① 靜態(tài)模式讀取和清除故障碼。癥狀確認是故障診斷的核心，為確認故障還可以采用經(jīng)驗法、專 家調(diào)查法、癥狀模擬法來進一步確認故障。利用故障 自 診斷系統(tǒng)讀取故障碼是一種快速簡便而又準確的方法，因此不論是否存在故障碼，都應(yīng)讀取并記錄。圖 4 所示 為采用系統(tǒng)分析法排除故障 的 診斷流程圖 [12]。它的故障表現(xiàn)完全以虛假性的非電控系統(tǒng)故障出現(xiàn)，通常為汽車電控系統(tǒng)故障的假象性狀態(tài)。 3）交叉故障 交叉故障是指汽車同時出現(xiàn)機械、液壓、油路和電控系統(tǒng)綜合性故障后，非電控系統(tǒng)故障交叉掩蓋電控系統(tǒng)故障，故障原因難以查明，它的故障表現(xiàn)為電 控系統(tǒng)故障特點極不明顯，通常為電控系統(tǒng)故障的錯覺性狀態(tài)。現(xiàn)在汽車電控系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，有上千個電子元件、上百個插接件、幾十個傳感器和執(zhí)行器。 2）間斷性故障