【正文】 系上百種車型；電子系統(tǒng)繁多，較先進(jìn)的車上往往有防撞氣 囊系統(tǒng)（ SRS）、自動(dòng)防抱系統(tǒng)（ ABS）、電控燃油噴射系統(tǒng)（ EFI）、巡 航定速系統(tǒng)（ CC）、自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)（ A/C）等，具體的困難有如下幾個(gè)方 面。 ?b） 跳線困難，不同的車型、不同的診斷座、不同的系統(tǒng)（如 EFI、 ABS） 需要不同的跳線方法。 ?c） 讀碼方法各異。有采用 2位數(shù)字組成一 個(gè)碼，也有用 3位和 4位的。 ?e） 清碼較麻煩，跟讀碼一樣，清碼也會(huì)遇到跳線的困難。 硬件支持的主要功能 （ 1）通過(guò) CAN、 LIN通信模塊可以實(shí)現(xiàn)與車載內(nèi)各電子控制裝置 ECU之間 的對(duì)話，傳送故障代碼以及發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)信息。 （ 3）通過(guò)液晶顯示器來(lái)顯示汽車運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)及故障信息。 （ 5）通過(guò)一種具有串行接口的大容量 FLASH存儲(chǔ)器來(lái)保存大量的故障代 碼及其測(cè)量數(shù)據(jù)。 目前對(duì)于車輛行駛中實(shí)時(shí)監(jiān)控的各項(xiàng)專業(yè)技術(shù)參數(shù)的顯示，即使是高檔 豪華車的原車也不能完全體現(xiàn)，只有在專業(yè)的 4S店，用專業(yè)的診斷設(shè)備才能 看到。 C派車況檢測(cè)監(jiān)控儀 C派車況監(jiān)控儀 K3能通過(guò)讀取故障碼，對(duì)車輛進(jìn)行故障診斷，包括綜 合部件監(jiān)測(cè)、氧傳感器診斷、失火診斷、二次空氣流量診斷等包括 5000個(gè) 故障代碼的讀取。如果車輛出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，顯示并記錄故 障代碼。安裝了 C派車況監(jiān)控儀，車主 就好像隨身攜帶了一名車輛的“體檢醫(yī)生”一樣，隨行檢測(cè)，將事故防范 于未然。這個(gè)系統(tǒng)將從發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況隨時(shí)監(jiān)控汽車是否尾氣 超標(biāo)，一旦超標(biāo)，會(huì)馬上發(fā)出警示。 根據(jù)故障碼的提示，維修人員能迅速準(zhǔn)確地確定故障的性質(zhì)和部位。比 OBD更先進(jìn)的 OBDⅡ 在 20世紀(jì) 90年代中期產(chǎn)生，美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì) (SAE)制定了一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，要求各汽 車制造企業(yè)按照 OBDⅡ 的標(biāo)準(zhǔn)提供統(tǒng)一的診斷模式，在 20世紀(jì) 90年末期，進(jìn)入 北美市場(chǎng)的汽車都按照新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置 OBD。當(dāng)出現(xiàn)排放故障時(shí)， ECU記錄故障信息 和相關(guān)代碼，并通過(guò)故障燈發(fā)出警告，告知駕駛員。 OBD視頻 汽車故障診斷專家系統(tǒng) 二、汽車故障診斷專家系統(tǒng)： 專家系統(tǒng) EP (Expert System)是依據(jù)具備某一專業(yè)領(lǐng)域特長(zhǎng)的人類專家的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立的基于這些知識(shí)的信息系統(tǒng)，它能以人類專家的知識(shí)水平完成專門領(lǐng)域的任務(wù)。 數(shù)據(jù)庫(kù) 汽車故障診斷專家系統(tǒng) 汽車故障診斷專家系統(tǒng)是一種能模擬維修專家的診斷思路進(jìn)行故 障診斷的計(jì)算機(jī)智能軟件程序。專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 ① 知識(shí)庫(kù)（ Knowledge Base） 所謂知識(shí)庫(kù)，就是以某種表示形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中的知識(shí)的集合。 知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)一般包括專家知識(shí)、領(lǐng)域知識(shí)和元知識(shí)。知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)通常就是按照知識(shí)的表示形式、性質(zhì)、 層次、內(nèi)容來(lái)組織的，構(gòu)成了知識(shí)庫(kù)的結(jié)構(gòu)。這里的推理，是一個(gè)廣義 的概念，它既包括通常的邏輯推理，也包括基于產(chǎn)生式的操作。推理機(jī)是使用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行推理而解決問(wèn)題的， 所以推理機(jī)也就是專家的思維機(jī)制，即專家分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法的一 種算法表示和機(jī)器實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，這兩部分 又是相輔相成、密切相關(guān)的。 流程圖 故障診斷模塊以人機(jī)對(duì)話的方式搜索用戶所掌握的故障線索， 模仿維修專家的診斷思路進(jìn)行推理，進(jìn)而一步步找出故障部件及 原因，其診斷流程如下所示。 基于規(guī)則的診斷方法是根據(jù)以往專家診斷的經(jīng)驗(yàn) , 將其歸納成規(guī)則 , 通過(guò)啟發(fā)式經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行故障診斷 , 適合于具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)領(lǐng)域故障診斷。但復(fù)雜系統(tǒng)所觀測(cè)到的癥狀與所對(duì)應(yīng)診斷之間的聯(lián)系是相當(dāng)復(fù)雜的 , 通過(guò)歸納專家經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲取規(guī)則 , 有相當(dāng)難度 , 且一致性難以保證。簡(jiǎn)單的說(shuō) , 基于實(shí)例推理的依據(jù)就是相似的問(wèn)題有相似的解。 無(wú)須規(guī)則提取 , 降低知識(shí)獲取難度 ?；诎咐脑\斷方法適用于領(lǐng)域定理難以表示成規(guī)則形式 , 而是容易表示成案例形式并且已積累豐富案例的領(lǐng)域 (如醫(yī)學(xué)診斷 ) 。 模糊故障診斷有兩種基本方法 , 一種是先建立征兆與故障類型之間的因果關(guān)系矩陣 R, 再建立故障與征兆模糊關(guān)系方程 , 即 F = S S 為模糊征兆矢量 ?！?為模糊合成算子。 設(shè)： X = ( ux1 ( X1) , ux2, ?, uxm ( Xm ) ) 為故障征兆模糊向量 ,簡(jiǎn)記為 X = ( x1 , x2 , ? x m) . Y = (μy（ y1) ,μy ( y2) , ?,μy ( yn ) ) = ( y1 , y2 , ?, yn ) 為故障原因向量 。 1 .故障征兆 x1 (啟動(dòng)困難 ) , x 2 (怠速不穩(wěn) , 易熄火 ) , x3 (加速時(shí) ,轉(zhuǎn)速不能立即提升 ) , x4 (動(dòng)力不足 ,車速達(dá)不到最大值 ) , x5 (轉(zhuǎn)速忽高忽低 ) , x 6 (排氣管有“突、突”聲 ,嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)出放炮聲 )。 某維修廠歷年統(tǒng)計(jì)的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)故障中 ,故障征兆 xi 與故障原因 yj 對(duì)應(yīng)出現(xiàn)次數(shù)如表一。 ?模糊控制優(yōu)缺點(diǎn) ?優(yōu)點(diǎn) 在汽車故障診斷中，同樣存在界限不分明的模糊概念 (如發(fā)動(dòng)機(jī)溫 度“偏高”、輪胎磨損“較嚴(yán)重”等具有模糊性的故障描述 )，運(yùn)用模 糊理論的診斷方法將更為有效。 ?缺點(diǎn) 模糊診斷知識(shí)獲取困難 , 尤其是故障與征兆的模糊關(guān)系較難確定 , 且 系統(tǒng)的診斷能力依賴模糊知識(shí)庫(kù) , 學(xué)習(xí)能力差 , 容易發(fā)生漏診或誤診。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (Artificial neural work , 簡(jiǎn)稱 ANN) 具有較好的容錯(cuò)性、響應(yīng)快、強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)能力和非線性逼近能力等, 被廣泛應(yīng)用于故障診斷領(lǐng)域。 另一種是把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為知識(shí)源的表示和處理模式 , 并與其它推理機(jī)制相融合 , 實(shí)現(xiàn)多模式推理。其分布式聯(lián)結(jié)機(jī)制 , 實(shí)現(xiàn)知識(shí)表示、存儲(chǔ)和推理三者融為一體 , 在知識(shí)獲取、并行推理和自適應(yīng)學(xué)習(xí)等方面顯示出明顯的優(yōu)越性 , 一定程度上克服了傳統(tǒng)診斷專家系統(tǒng)存在的知識(shí)獲取困難、推理速度慢、知識(shí)存儲(chǔ)容量與系統(tǒng)運(yùn)行速度的矛盾及知識(shí)的窄臺(tái)階效應(yīng)等問(wèn)題。 人腦有大約 1011個(gè) 神經(jīng)元，平均每個(gè)與其他 104個(gè) 神經(jīng)元相連，其最快 的神經(jīng)元轉(zhuǎn)換速度為 103秒 ，比計(jì)算機(jī)的 1010秒 慢很多。 人工神經(jīng)元 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的互連結(jié)構(gòu) ? 1. 單層或雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) (a) (b) ? 2. 多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ……… ……… ……… ……… ……… ……… 多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (BP) 多層側(cè)抑制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ? 3. 相互連接型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) BP學(xué)習(xí)算法的步驟 ? Step 1. 初始化網(wǎng)絡(luò)權(quán)值 ? Step 2. 重復(fù)以下各步，直到所期望的輸出 ? 1. 逐個(gè)提供訓(xùn)練模式 ? 2. 正向傳播過(guò)程：對(duì)給定的輸入，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的輸出，并與輸出期望比較，若存在誤差，則進(jìn)行反向傳播；否則，取下一個(gè)訓(xùn)練模式； ? 3. 反向傳播過(guò)程：從輸出層反向計(jì)算，逐層修正各單元的連接權(quán)值和閾值（將閾值看作輸入始終為 1的特殊連接權(quán)值）。 表 1 相關(guān)邏輯符號(hào)及其意義 代號(hào) 意義 取值（ 0 1） 代號(hào) 意義 取值（ 0 1） x 1 儀表盤 亮不亮 y1 電氣系統(tǒng) 正常不正常 x 2 照明燈 亮不亮 y2 供油系統(tǒng) 正常不正常 x 3 來(lái)油且通暢 是不是 y3 點(diǎn)火系統(tǒng) 正常不正常 x 4 起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 是不是 z 1 電池 有電無(wú)電 x 5 點(diǎn)火火花 正常不正常 z 2 電池接線 正確不正確 x 6 油箱中油量 正常不正常 z 3 油箱 有油無(wú)油 x 7 電池連線 正常不正常 z 4 汽油油路 正常不正常 x 8 汽油泵入口處 有汽油無(wú)汽油 z 5 汽油泵 正常不正常 x 9 汽油泵出口處 有汽油無(wú)汽油 z 6 汽化器 正常不正常 x 10 怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 不熄火熄火 z 7 點(diǎn)火線路 正常不正常 x 11 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 平穩(wěn)不平穩(wěn) z 8 火花塞 正常不正常 x 12 火花塞 正常不正常 下面以電氣系統(tǒng)的故障診斷為例 ,具體介紹 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在其中的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)。 采用單隱含層的三層 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) ,其中作用函數(shù)為 Sigmoid 函數(shù)。 根據(jù)電氣系統(tǒng)的故障判斷邏輯圖 ,我們可以確定一級(jí)判斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量是 Xin1 = { x1 ,x 2} ,二級(jí)判斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量是 Xin2 = { y1 ,x 4 , x7} 。其中一級(jí)判斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了 Xin1 到 y1 映射 , 二級(jí)判斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了 Xin2 到 Zout = { z 1 , z 2} 的映射 ,從而最終實(shí)現(xiàn)了故障征兆集 { x1 , x2 , x4 , x7} 到故障集 Zout 的映射。 3輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定 根據(jù)判斷的輸出結(jié)果 ,顯然一級(jí)判斷網(wǎng)絡(luò)的輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)為 1 ,二級(jí)判斷網(wǎng)絡(luò)的輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)為 2 。 圖 3 電氣系統(tǒng)故障診斷 BP 網(wǎng)絡(luò)示意圖 4網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和測(cè)試 首先需要準(zhǔn)備神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本。為了提高神