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1、摘要 振动压路机总体上可分为四个分系统 : 液压系统、机械系统、电气系统和发 动机系统，其中最复杂的就是液压系统，其出现的故障可能性也最大。因此，本 文主要对振动压路机的液压系统作故障机理分析及诊断故障诊断技术与人工智 能相结合以后，升始走问智能诊断。 人工智能是一门新兴学科， 其发展速度很快， 它主要研究如何用机器模拟人类思维活动，具体的模拟方式有两种 : 功能模拟和 结构模拟。 功能模拟是指建立一个智能机器， 本文在综述国内外关于压路机这方 面的研究的基础上， 侧重于对振动压路机这一主要压路机的故障分析， 结合前人 的研究成果， 总结出几点关于智能诊断故障的方法， 并分别指出他们的优缺点以

2、 及其适用范围。 关键词： 振动压路机，故障排除，智能诊断 Abstract The vibration roller in general can be divided into four subsystem: hydraulic system, mechanical system, electrical system and engine system, one of the most complex is hydraulic system, it appears the fault possibility also is the largest. Therefore, this arti

3、cle mainly to the vibratory roller hydraulic system for fault mechanism analysis and diagnosis fault diagnosis technology combined with artificial intelligence, after the beginning/go ask intelligent diagnosis. Artificial intelligence is a new subject, the development of speed, it mainly studies how

4、 to use the machine simulation human thinking activity, specific simulation method is of two kinds: function simulation and structure simulation. Function simulation is to point to build a intelligent machine, this paper in this review about this aspect of the roller on the basis of study, lay parti

5、cular emphasis on in the main vibration roller compaction the failure analysis, combining with the results of other researchers, summarizes some about the intelligent diagnosis fault method, and points out the advantages and disadvantages of them respectively and the applicable scope. Keywords: vibr

6、atory roller ， Troubleshooting， Intelligent diagnosis 目录 前 言 1. 第一章 绪论 2. 1.1研究背景 2. 1.2 国内外的研究现状 3. 1.3 压路机的发展趋势 3. 第二章 压路机的故障分析 4. 2.1故障诊断概述 4. 2.2 智能诊断方法的发展 5. 第三章 智能故障诊断的方法 6. 3.1 基于专家系统的方法 6. 3.1.1 专家系统的工作原理及组成 6. 3.2 基于人工神经网络的方法 8. 3.3 混合型集成网络的方法 9. 3.3.1 将人工神经网络和专家系统结合的可能性 9 3.3.2 人工神经网络与专家系统

7、结合的方法 9. 第四章 振动压路机的故障原理分析 1.1 4. 1振动压路机故障智能诊断系统的需求分析 1. 1 4.2 整体设计分析 1.1 4.3 关键技术的研究与设计 1.2 第五章 压路机故障常用解决措施分析 1.4 5.1 压路机故障常用解决措施之“望” 1. 4 5.2 压路机故障常用解决措施之“问” 1. 4 5.3 压路机故障常用解决措施之“闻” 1. 4 5.4 压路机故障常用解决措施之“切” 1. 5 5.5 压路机故障常用解决措施之“调” 1. 5 结 论 1.6. 致 谢 1.7. 参考文献 1.8. 毕业设计（论文）kok电子竞技纸 前言 故障诊断是指系统在一定工作条件下，查

8、明导致系统某种功能失调的原因或性 质，判断出劣化状态发生的部位或部件，以及预测状态劣化的发展趋势等。设备故障 诊断技术起源于 19 世纪产业革命时期，综观其发展的历史过程，可将它划分为以下 四个阶段。 就世界范围来看，美国是最早研究故障诊断技术的国家， 1967 年就成立了机械 故障预防小组 （MFPG ），积极从事故障诊断技术的研究与开发，并形成了许多大型实 用的故障诊断系统，如 WHCC西（ 屋）公司的汽轮发电机组智能化故障诊断专家系统和 基于过程诊断系统 （PDS）的电厂人工智能诊断系统、 ENTEK-IRD（恩泰克一爱迪 ） 公司的 离线和在线振动监测和诊断系统，目前在航空航天、军事、

9、核能等尖端技术领域仍处 于领先地位 : 英国是在 20 世纪 70年代初由英国机械保健中心开始，在政府的指导下 相继在核发电、 钢铁工业、 电力工业方面成立了相关机构提供监测诊断服务和诊断技 术的研究推广工作。随后，设备诊断技术在欧洲的许多国家都得到了很大发展，且在 某一方面具有各自的特色，如瑞典 SPM轴承监测技术，挪威的船舶诊断技术，丹麦的 振动和声发射技术等。目前英国在摩擦、汽车、飞机发动机监测和诊断方面具有领先 优势;日本自从在 1971年开始发展自己的 TPM（全员生产维修 ）以来，成立了多个专门 研究机构从事故障机理、诊断技术方面的研究，目前在钢铁、化工、铁路等民用工业 的诊断技术

10、处于领先地位。 应当看出， 故障诊断技术发展的历史并不长， 诊断理论的诸多问题还未得到完全 解决，特别是基于人工智能技术的故障智能诊断理论，远未达到成熟阶段，尚有许多 问题有待进一步研究。 共 18 页 第1页 毕业设计（论文）kok电子竞技纸 第一章 绪论 1.1 研究背景 随着我国道路交通、机场、港口、水利水电、市政建设等基础设施建设规模的 扩大和西部大开发战略的实施， 市场对工程机械的需求将大大增加。 在道路建设方面， 根据交通部“十五”规划，二级以上高等级公路要达到 23万 km，其中新增 6万 km， 含高速公路 1万 km，并要求提前十年完成“五纵七横”国道主干线的建设任务，从 2000年开

11、始公路建设投资每年在 18（ 亿元以上。另外还有地道路交通、水利水电等 基础设施建设的发展需求， 必将使工程机械行业得到较快发展。 为此，我国对“十五” 期间国产工程机械的发展提出了具体的要求 : 经过行业结构调整，争取国产工程机械 销售额达到 650 亿元，在国内市场占有率达到 80%，其中出口额达到 40亿元。为满 足高速公路、工程地基、大型堤坝的施工需要， “十五”规划中压路机产品由 2000 年 的 5800 台左右发展到 2005年的 8000 台。作为结构调整的重点内容，在产品结构方 面，重点开发具有当代先进水平的机、电、液、信一体化的智能型产品，积极开发能 够填补国内空白、 替代

12、进口的新产品， 充分利用高新技术提升工程机械工业水平和国 家重点项目建设施工平， 以信息化带动工业化， 不断提高我国工程机械产业市场竞争 能力和工程施工国产设备的装备水平。为此， “十五”期间，在国家“ 863”计划“先 进制造与自动化技术”领域设置的“机器人技术”主题中，就将“机群智能化工程机 械”列为其中的重点专题项目，该项目的主要研究内容包括 : 1. 沥青混凝土机械化施工工艺 : 将沥青道路施工机械机群视为一虚拟的自动化生 产线，产品为沥青路面，以最终产品质量最优为目标函数来研究施工工艺。 2. 机群和单机智能化施工技术 : 机群智能化技术主要研究基于网络的机群自动信 息交换、递阶智能

13、控制系统的组织、施工调度优化技术、中央智能监控技术: 单机智 能化技术主要研究嵌入式技术、 远程网络通信接口及应用层协议、 在线检测及智能诊 断、 CAN-BUS技术、遥控作业。 3. 沥青路面施工机械机群在线智能故障诊断和智能维护技术 : 利用微电子技术、 信息技术和自动控制技术， 对在线的机群的运行状况进行监测和辨识， 建立故障诊断 专家系统。 4. 沥青路面施工机群施工管理技术 : 将现代化设备管理思想创造性地应用到沥青 混凝土路面施工机群施工管理上， 以达到对施工机群设备的物质运动和价值运动进行 全过程的科学管理。本研究课题属于该项目中的一部分 共 18 页 第2页 毕业设计(论文)报

14、告纸 1.2 国内外的研究现状 故障诊断技术的研究在我国起步较晚， 在 20世纪 70年代末开始， 但发展速度很 快。目前，故障诊断技术在我国的化工、 冶金、电力、交通等行业得到了广泛地应用， 取得了巨大成果， 如西安交通大学和兰州炼油厂开发的 “高速旋转机械的状态监测及 故障诊断系统”、哈尔滨工业大学振动工程研究中心研发的“ 20 万千瓦汽轮发电机组 振动监测与故障诊断系统” 、华中理工大学开发的“汽轮发电机组诊断专家系统” ，此 外还有西安交通大学研制的“大型离心式压缩机组振动监测和故障诊断系统” 、东南 大学研制出的网络化的火电机组振动监测和故障诊断系统、 国防科技大学为远望号远 洋科学

15、考察船研制的在线监控和故障诊断系统等 。 1.3 压路机的发展趋势 1. 原始诊断阶段 19 世纪末到 20 世纪初，这是故障诊断技术的产生阶段。其特征是 : 个体专家依 靠感官获取设备的状态信息，并凭经验做出直接判断。由于这种方法的简便性，在一 些简单设备的故障诊断中显得经济、实用。目前仍是一种重要的方法，其中专家的水 平和能力体现出其特殊的价值。 2. 基于材料寿命分析与估计的诊断阶段 20 世纪初到 20 世纪 60 年代，工程可靠性理论的产生和应用，使得人们能够依 靠事先对材料寿命的分析与估计以及对设备材料性能的部分检测来完成诊断任务。 3. 基于传感器与计算机技术的诊断阶段 这是目前

16、所处的比较成熟的发展阶段， 开始于 20世纪 60年代中期。由于传感器 技术的发展，使得对各种诊断信号和数据的测量变得容易 ; 计算机的应用，极大弥补 了人类在数据处理上的低效率和不足。 这种建立在信号测试基础上的诊断技术目前广 泛应用于军事、船舶、核设备等许多领域。 4. 故障智能诊断阶段 故障智能诊断系统，简称 IFDS (Intelligent Fault Diagnosis System)，它是 目前刚刚发展起来并显示成就的阶段。 人工智能技术的发展， 特别是专家系统在故障 诊断领域中的应用， 为设备故障诊断的智能化提供了可能性， 也使故障诊断技术进入 了新的发展阶段。 它实际上是由原

17、来的以数值计算和信号处理为核心的诊断过程， 向 以知识处理和知识推理为核心的诊断过程的飞跃。目前己有了一些较为成功的系统。 故障智能诊断是当前诊断技术的发展方向。 为此人们对基于知识的诊断技术和诊断系 统进行了深入的研究。 共 18 页 第3页 毕业设计（论文）kok电子竞技纸 第二章 压路机的故障分析 2.1 故障诊断概述 故障诊断技术是一门综合性技术， 它涉及到现代控制理论、 信号处理与模式识别、 计算机科学、人工智能、电子技术、统计数学等学科领域。现代故障诊断技术已有 30 多年的发展历史，但作为一门综合性的新学科一故障诊断学还是近些年发展起来 的。从不同的角度有不同的分类法，概括地讲故障诊断的主

18、要方法有两大类，即基于 数学模型的故障诊断方法和基于人工智能的故障诊断方法。 基于数学模型的故障诊断方法有 : 基于输入输出信号处理的方法。它是直接对 诊断对象的有关输入、输出量进行测量，如果输入、输出量超出正常变化范围，则可 以认为对象己经或将要发生故障，常用的方法是频谱分析法、概率密度法、相关分析 法等; 基于状态估计的诊断方法。它是通过估计出系统的状态并结合适当的模型进 行故障诊断，一般采用的方法是状态观测器及滤波器 ; 基于过程参数估计的方法。 它是根据参数变化的统计特性来检测故障的发生并实现故障的分离、 估计和分类， 最 小二乘法是它的主要方法。 基于人工智能的故障诊断方法有 : 基

19、于专家系统的方法。 它是故障诊断领域最为引人注目的发展方向之一， 也是研究最多、 应用最广的一类诊 断方法; 基于案例的诊断方法。主要通过修订相似问题的成功结果来求解新问题。 它将获取的新知识作为案例来进行学习， 不需要详细的诊断对象模型。 适用于某些领 域定理难以表示成规则形式，而易于表示成案例并且己经积累了丰富的案例的领域 ; 基于故障树的方法。 故障树方法是由计算机依据故障与原因的先验知识和故障率知 识自动辅助生成故障树， 并自动生成故障树的搜索过程。 基于故障树的诊断方法类似 于人类的思维方式，易于理解，在实际中应用较多，但大多与其他方法结合使用 ; 基于：У姆椒。 许多被诊断对

20、象的故障状态是：， 诊断这类故障的一个有 效方法是应用：Ю砺。基于：У恼锒戏椒ú恍枰⒕返氖Ｐ， 适当地运用隶属函数和：嬖蚶唇心：评 ; 基于人工神经网络的方法。在知 识获取上， 神经网络的知识不需要由知识工程师进行整理、 总结以及消化领域专家的 知识，只需要使用领域专家解决问题的实例或范例来训练神经网络 ; 在知识表示方面， 神经网络采取隐式表示， 在知识获取的同时， 自动产生的知识由网络的结构和权值表 示，并将某一问题的若干知识表示在同一网络中，通用性强，便于实现知识的自动获 取和并行联想推理 ; 在知识推理方面，神经网络通过神经元之间的相互作用来实现推 理

21、。 共 18 页 第4页 毕业设计(论文)kok电子竞技纸 2.2 智能诊断方法的发展 故障诊断技术与人工智能相结合以后， 开始走向智能诊断。 人工智能是一门新兴 学科，其发展速度很快，它主要研究如何用机器模拟人类思维活动，具体的模拟方式 有两种: 功能模拟和结构模拟。功能模拟是指建立一个智能机器，使其具有人脑的某 些功能，这种方法主要是对人脑逻辑推理思维的模拟 ; 结构模拟是通过模拟人脑的结 构从而使智能机器具有人脑的某些功能， 主要是对人脑直觉经验思维的模拟， 二者殊 途同归。人工智能首先在功能模拟方面走向实用，这就是专家系统技术。 20 世纪 70 年代以来，国内外先后出现了许多专家系统，目前，该

22、技术已经渗透到包括故障诊断 在内的大多数工程技术领域。 随着专家系统的应用范围不断扩大， 人们逐渐发现专家 系统方法存在很多难以克服的缺陷， 于是结构模拟方法越来越受到人们的重视， 这就 是人工神经网络 (ANN)方法。人工神经网络是通过模拟人脑神经细胞之间信息的传递 与处理机制而使智能机器具有人脑的某些智能的。 虽然人工神经网络对人脑思维方式 的模拟也具有片面性， 但它的优点非常突出， 并且这些优点恰好是专家系统方法的缺 点与不足，所以人工神经网络的缺点并没有降低人们的研究热情，近年来，国内外对 人工神经网络的研究热潮经久不衰，并且在工程实际中应用非常广泛。 在智能诊断领域， 专家系统和人工

23、神经网络都是实现故障诊断的方法。 设备故障 诊断技术的核心问题是采用什么诊断方法。人工智能的发展使故障诊断向着自动化、 智能化方向发展，基于知识的专家系统的研究起步较早，为了处理不确定性知识，专 家系统常与：砺巯嘟岷。 人工神经网络技术在设备故障诊断中的应用较晚， 但由 于其强大的并行计算能力和自学习能力，使其在设备故障诊断中具有很旺盛的生命 力。但总的来讲，各种方法各有千秋，因此，将专家系统、神经网络、：评淼确 法相结合，使他们互相之间取长补短，协作完成诊断任务是智能诊断发展的方向。 共 18 页 第5页 毕业设计（论文）kok电子竞技纸 第三章 智能故障诊断的方法 3.1 基于专家系统的方法

24、 3.1.1 专家系统的工作原理及组成 根据Standford 大学Feignhbaum教授（即DENDRA的L开发者）于1982给出的定义 : 专家系统 （Expert System 简称 ES）是一种智能的计算机程序，这种计算机程序使用知 识与推理过程， 求解那些需要杰出人物的专家知识才能求解的高难度问题。 根据这个 定义，我们知道 : 专家系统本质上是一个 （一组）计算机程序，它能借助人类的知识采 取一定的搜索策略并通过推理的手段去解决某一特定领域的困难问题。 为了完成专家 系统的最基本功能，一个专家系统起码要包含三个组成部分 : 知识库、推理机和人机 接口。其结构如图 3-1 所示。

25、3-1 专家系统的基本结构 图 5-1 反映了专家系统最基本的工作原理 : 在知识库创建和维护阶段，领域专家 和知识工程师合作通过人机接口对知识库进行操作 ; 在诊断阶段，用户也是通过人机 接口将征兆信息传送给推理机， 推理机根据诊断过程的需要， 检索知识库中各条知识 或继续向用户要征兆信息，诊断结果也通过人机接口返回给用户。 一个专家系统应具有以下三个特性。 启发性: 一个专家系统的知识库中不仅要有逻辑知识， 还要有启发性知识。 逻辑 知识是指能确保准确无误的知识 ; 而启发性知识是指领域专家所掌握的专业知识，它 们通常没有严谨的理论依据，很难保证起普遍适用性。正是因为有了启发性知识，使 专

26、家系统在使用时会出现错误。 共 18 页 第6页 毕业设计（论文）kok电子竞技纸 透明性 : 能向用户解释它的推理过程，还能回答用户提出的关于其自身的问题。 一个专家系统所具有的解释能力是衡量该系统水平的重要因素。 灵活性 : 专家系统知识库中的知识应便于修改和维护，正如知识的获取是专家系 统的瓶颈，该特性的实现也是一个难点。 在一个专家系统中， 知识库包含所要解决问题领域的大量事实和规则， 这些知识 可以用一种或多种表示方法表示。 知识的表示方法决定着知识库的组织结构， 并直接 影响系统的工作效率。 3-2 专家系统的一般结构 推理机是专家系统的组织控制机构， 它根据当前的输入数据 （ 如机器设备运

27、行 时的各种征兆 ） ，运用知识库的知识，按一定的策略进行推理，以达到要求的目标。 在推理机的作用下，一般用户也可以如同领域专家一样解决某一领域难题。 全局数据库又称工作存储器或动态数据库， 是用于存储所诊断领域内原始特征信 息数据的信息、 推理过程中得到的各种信息和解决问题后输出结果信息的存储器。 知 识获取子系统是专家系统和领域专家及知识工程师的接口， 通过它与领域专家、 知识 工程师的交互，使知识库不仅可获得知识，而且可使知识得到不断的修改、充实和提 炼，从而使系统的性能得到不断的改善。 解释子系统能够对推理过程作出解释， 可以解释推理的路线和为什么需要询问 那些特征数据， 而且还可以解

28、释推理得到的结论。 在专家系统中设置解释子系统是专 家系统和传统计算机程序系统不同的一个重要特色， 其目的是使用户能够更容易接受 系统的推理过程和所得的结论， 同时也为系统的维护和专家经验的传。 授提供了方便。 共 18 页 第7页 毕业设计（论文）kok电子竞技纸 人机接口有时也被称作用户界面， 是专家系统和用户进行信息交互的媒介。 友好 的用户界面是专家系统的重要组成部分。 3.2 基于人工神经网络的方法 人工神经网络以计算机仿真的方法从物理结构上模拟人脑，使系统具有人脑的某 些智能，以神经元节点模拟神经细胞体， 以神经元节点间的连接强度模拟树突和轴突， 用作用函数模拟突触的作用。 神经网络有很多种

29、模型， 其中一种最典型的模型是多层 感知器网络，其结构如图 3-3 所示 订 图 3-3 多层前馈网络结构图 系统由输入节点层、隐节点层、输出节点层和层间节点的连接所组成。输入节点 层的各节点分别表示输入数据的一项，其节点数等于输入数据的维数 : 输出节点层则 线对应于输出数据， 其节点数与期望输出数据的维数相等 ; 隐节点层是中间过渡节点层， 参与从输入到输出的变换，可以不止一层，相当于增加了映射的次数。层间节点通过 作用强度连接，每个神经元节点如图 5-4 所示，都有其作用函数从输入到输出 O 的 节点值的传播，是由连接强度和作用函数来实现。 共 18 页 第8页 毕业设计（论文）kok电子竞技纸

30、由此可见， 神经网络通过在输入输出层间用隐节点层进行复合非线性映射， 实现 了对样本的联想和记忆。 这里隐层可以起到一个线性独立变换的作用， 只要有足够的 隐层节点，它们都能把所需要的输入信号变成线性独立的隐节点增广向量。的，作用 函数 f 将节点收集到的输入做非线性变换， 从而使网络具有非线性。 可以是简单的逻 辑函数，也可以是半梯形曲线，常用的是 Sigmoid 函数。 3.3 混合型集成网络的方法 目前，专家系统和人工神经网络都已经有很多成功的应用实例出现。但是由于 它们都有着各自的优缺点， 单纯使用任何一种方法都是先天不足的， 不可能取得令人 满意的结果。 专家系统是对人脑逻辑推理思维

31、能力的模拟， 人工神经网络是对人脑直 觉经验思维能力的模拟，而人类专家在解决实际问题的时候总是综合应用这两种知 识。于是近几年来，人们在建造专家系统的时候，总是通过：评砘蛉斯ど窬 来使系统的性能更加完善，所以，如何将专家系统、人工神经网络和：评淼确椒 深度结合起来，使其互相之间取长补短，相得益彰，成为当今摆在人们面前的一个研 究前景非常广阔的课题。本文主要研究专家系统与人工神经网络结合 （ANNES的） 故障 智能诊断。 3.3.1 将人工神经网络和专家系统结合的可能性 专家系统和人工神经网络结合使用可以互相取长补短， 构造功能更强的故障诊断 系统。这可体现在以下几个方面 : 1.

32、 专家系统可以用来训练神经网络。神经网络的训练需要大量的实例，而且需 要花费相当长的时间。在训练期间，需要操作人员实时监控训练过程，选择 各种参数。为了解决这个问题，可利用专家系统帮助神经网络进行训练，辅助操 作人员选择网络结构、节点数目、隐层节点数 ; 调节改变参数的策略等。这样，可以 使神经网络训练期间人的干预减少到最。静恍枞说氖凳奔嗫。 2. 神经网络用作专家系统的前端处理机。 利用神经网络对传感器的输出数据进行 预处理，使其表示为更适合专家系统有效利用的形式。 3. 专家系统作为多个神经网络的控制器， 控制信息在神经网络间的流动。 专家系 统用作神经网络的推理解释器。 神经网络的

33、推理过程实际上是数值计算。 很难对其结 果用推理过程进行解释。可以利用一个专家系统来分析神经网络的输入及输出信息， 通过自动提取规则等手段解释其推理过程， 并以直观的形式展示神经网络知识库的内 容。 3.3.2 人工神经网络与专家系统结合的方法 1. 混合法: 根据被求解问题的性质和需求，按照软件工程的原则，把系统划分为 若干个模块 （或系统 ） ，每个模块分别用专家系统和神经网络来实现， 最后经过系统的 共 18 页 第9页 毕业设计（论文）kok电子竞技纸 组合而得到问题的解答。 显而易见， 在混合系统中的主控模块用专家系统实现比较适 宜。 2. 功能模拟法 :此法利用神经网络来模拟专家系统功能，以

34、求建造专家系统性能 的改进与提高。 3. 并列协同法 :系统中各模块并列存在，独立执行预定的任务，神经网络用于正 常的过程控制，专家系统用于异常情况的处理 4. 串行相接法 :系统中各模块串行相接，独立工作，完成特定的任务。 5. 嵌入法: 在专家系统中嵌入小型神经网络或在神经网络中嵌入专家系统以改善 系统性能。 共 18 页 第 10页 毕业设计(论文)kok电子竞技纸 第四章 振动压路机的故障原理分析 4. 1振动压路机故障智能诊断系统的需求分析 1. 目标 本系统的目标是实时监控压路机的工作状态，在压路机出现故障后能够迅速 有效地判断出产生故障的原因并给出排除故障的方法， 以保证压路机工作安全，

35、同时 也为了提高压路机的技术水平和市场竞争力。 (1) 应用目标 应用本系统，可以实时检测压路机的工作状态，当压路机出现故障时，本系统可 以智能地给出故障原因，并给出合理建议。 (2) 作用及范围 本系统适用于 YZC12Z型智能压路机。 2. 系统描述 本系统是借助于芬兰 EPEC公司所生产的 SPT-K-2023A(以下简称 2023 ), SPT-X-2025(以下简称 2025)模块的产品，它依赖于对 2023 模块所编写的程。内容。 本系统面向 YZC12Z型智能压路机，帮助非专业维修人员实现对压路机故障的快速诊 断。 3. 系统的功能需求 (1) 硬件功能需通过按键，实现人机交互，

36、按不同的键，进入不同的人机交互界 面。 (2) 硬件的可靠性需求 要求硬件能够承受比较恶劣的工况，如高温、振动、灰尘等。 4.2 整体设计分析 压路机智能故障诊断系统在总的结构上与一般的专家系统并没有多大的区别， 这 是智能系统的共性。但事实上，它与一般的专家系统有着本质的不同。在该系统中， 除了解释机制是专家系统所特有的以外，其他的系统均包括原理上截同的两个部分， 即服务于直觉联想的神经网络部分和服务于逻辑推理的传统逻辑推理部分。 按照这两 种不同的功能，该结构可分为 7 个大系统 : 判断系统、知识库、数据库、推理系统、 解释系统、学习系统和人机界面。 下面对各个系统的功能作大概介绍。 1

37、. 判断系统 判断系统首先对从下位机传上来的压路机参数进行数值比较， 判断压路机状态 是否正常，若有参数超出了所允许的范围，则启动神经网络进行诊断，并用专家系统 共 18 页 第 11页 毕业设计（论文）kok电子竞技纸 验证神经网络的诊断结果。 当神经网络对一个新出现的故障不能给出诊断结论时， 判 断系统将激活专家系统， 该专家系统利用深层知识库进行推理， 得出 i 全断结论并进 行确认后，由判断系统自动启动学习机制对神经网络进行训练。 2. 知识库 知识库用来存放压路机中用来解决问题的来自于液压图及电路图等有关系统结 构和功能模型的深层诊断知识， 深层知识库包括事实、 故障实例及各种规知识库还用 来

38、存储神经网络的相关知识，如节点连接的权值，节点的值等。 3. 数据库 数据库主要用来存储压路机的参数信息、故障征兆、故障时间、故 障诊断信息以及解释信息等。 4. 推理系统 它是进行各种推理和搜索的模块。首先从得到的原始数据进行高 速、准确的直觉联想，迅速从浩瀚的可能解中联想出一个最可能解，然后再调用逻辑 系统进行逻辑上的验证， 由系统所掌握的知识来进一步证明系统的联想， 这一步属于 传统逻辑推理的范畴，采用反向推理策略。其推理流程如图 5-11 所示。 5. 解释系统 对用户的问题进行比较合理的解释，这可以增加用户对系统推理的信服程 度。本系统基于逻辑专家系统的特点，即根据推理时的依据，给出

39、结论的解释。 6. 学习系统 神经网络的训练可通过两种方式进行 : 一种是用户通过人机界面对网络进行训 练，这主要针对一些比较常见的基于知识的故障， 是专家对设备进行故障诊断的各种 知识和经验的体现， 它在很大程度上决定了诊断系统的诊断水平。 另一种是系统本身 进行的，主要针对系统出现的新故障。这类故障在以前的训练样本集中没有出现过， 这时判断系统调用深层知识进行诊断， 当得出诊断结论后， 先经人机界面由专家进行 确认，随后启动学习机制对神经网络进行训练， 从而可丰富诊断知识， 提高诊断能力。 7. 人机界面 人机界面负责诊断过程中用户对故障现象的输入， 诊断结束后通过询问确认诊断 故障的正确

40、性， 并将诊断结果显示出来， 同时负责知识库进行手工维护时与设计者的 交互。 4.3 关键技术的研究与设计 知识库是智能故障诊断系统的核心， 知识库中知识的质量与数量、 知识表达方式 的合理性、知识利用的方法等都极大地影响着智能故障诊断系统的工作情况。因此， 一个智能故障诊断系统的开发首先要考虑的就是知识库的建立。 基于 ANTES的压路机 智能故障诊断系统利用两类知识进行故障诊断。 一类是关于神经网络的知识。 另一类 是关于压路机功能和原理的物理描述， 即系统深层知识。 深层知识来源于对压路机结 构以及压路机工作流程的分析和总结， 包括了压路机的结构层次、 功能层次和相互间 共 18 页 第

41、 12页 毕业设计(论文)kok电子竞技纸 的输入输出关系以及压路机工作和有关方面所满足的基本科学原理。 要把深层知识全 面描述出来，本系统采用框架表示法。其原因有二 : 一是因为框架中有多个槽，可以 用来对系统进行详尽描述 ; 二是知识的框架法比较容易用 C语言实现，满足系统的硬 件限制。 这样该知识库便由两部分组成， 即神经网络式的直觉联想知识库和框架式的 逻辑验证知识库。 神经网络式的直觉联想库主要用来存储神经网络的有关知识， 如节 点连接的权值， 节点的闭值等， 而逻辑验证知识库则主要存储框架名、 框架的特性等。 本系统的知识库按上述分析 1. 神经网络的分层 压路机结构复杂，系统性强，如果整个

42、诊断系统用一个简单的三层神经网络来 构造，其连接权数必然很多，学习样本的组合也将十分庞大，将影响神经网络的学习 效率， 同时也无法反映诊断对象的结构知识。 因而本系统的神经网络采用层次结构来 完成诊断，以保证诊断的快速性。故障诊断神经网络的层次结构如图 2. 神经网络知识库的建立 建立一个网络，首先要确定网络的结构，即网络层数、每层的节点数 络的初始 权值和学习参数等。 而在学习过程中要不断地调整其权值， 就必须不更改当前知识库 中网络的权值，即网络权值的动态修改。在权值调整的过程中，有节点闭值的调整等 问题， 知识库中的知识表示也必须适应上述需要。 由于过去的经验由无数个具体的事 例、事件组

43、成，人们无法把所有事例、事件的细节一一记忆在大脑中。对一类典型的 实体，如一个实况、一个概念、一个事件等，只能以一个通用的数据结构形式加以存 储。 这样的关于一个典型实体的通用数据结构一般称为一个框架。 使用框架表示知识 的目的就是利用典型对象、位置、状态等概念的一记述以及它们之间层次的描述，更 好地理解问题，提高解决问题的效率。一个框架由若干个槽 (slot) 组成，每个槽有它 自己的名字， 槽内的值描述框架所表示的实体的各个组成部分的各种属性， 每个槽的 值又可由一个或多个侧面 (facets) 组成， 各个侧面从不同的方面描述槽的特性， 每个 侧面又有一个或多个侧面值，每个侧面值可以是一

44、个值或者一个概念的描述。 共 18 页 第 13页 毕业设计（论文）kok电子竞技纸 第五章 压路机故障常用解决措施分析 5.1 压路机故障常用解决措施之“望” 压路机故障的诊断，因其产生的原因复杂，就如同中医诊。绕涫窍殖≌锒， 其随机性是非常大的。 压路机系统故障现场诊断的主要方法是经验诊断法， 即维修人 员利用已掌握的理论知识和积累的经验，结合本机实际，运用“望、问、闻、切、调” 的基本手段，快速的诊断出故障所在部位和原因。具体为： “望”就是通过查看液压 系统的工作情况， 从而直观地明确系统的工作原理并检查有可能出现故障的部位， 并 对简单故障加以排除。如油箱内的油量是否符合要求，有无气泡和变

45、色现象（机器的 噪声、 振动和爬行等常与油液中大量气泡有关） ；密封部位和管街头等处的漏油情况； 压力表和油温表在工作中指示值的变化； 故障部位有无损伤、 连接件脱落和固定件松 动的现象。当出现液压油外漏的故障时，在排除禁固螺栓扭力不足或不均匀后，在更 换可能已严重磨损或损坏的油封前，还应检查其压力是否超限。安装油封时，应检验 油封型号和质量，并做到准确装配。 5.2 压路机故障常用解决措施之“问” “问”就是向操作手询问故障机器的基本情况。通过对操作手的询问，主要要明 确机器有哪些异常现象；故障是突发的还是渐发的；使用中是否存在违规操作，维修 保养情况； 液压油牌号是否正确及更换的情况； 故

46、障发生的时机等等。 通过这些信息， 可基本确定该压路机系统所出现故障的特点， 从而基本确定故障所发生的位置。 一般 情况下，突发性故障，大多是因液压油过脏或弹簧折断造成阀封闭不严引起的；渐发 性故障，则多数是因元件磨损严重或橡胶密封、管件老化而出现的。如压路机开始工 作时正常，但工作一段时间后出现动作滞缓，并伴随着噪声和油温升高（油温表指示 数大于 75C）的现象时，在排除油量不足、高温环境、大负荷作业、散热性差等原 因外，则极有可能是泵或阀内泄漏造成的。例如，一台压路机，起初先导操纵压力正 常，不久后其工作压力下降，动作无力，检查结果是，总安全阀的主阀芯被卡死，致 使进油受阻造成的。 5.3

47、 压路机故障常用解决措施之“闻” “闻”就是用耳朵检查装载机有无异常响声。 正常的机器运转声响有一定的节奏 和音律，并保持稳定。通过对初步断定的故障位置运转声响的辨别，判断出故障所在 的准确位置；同时，根据节奏和音律的变化情况，以及不正常声音产生的部件，还可 基本确定故障发生的部件以及损伤程度。如高音刺耳的啸叫声，通常是吸进了空气； 液压泵的“喳喳”或“咯咯”声，往往是泵轴或轴承损坏；换向阀发出 哧哧 的声音， 是阀口开度不足；粗沉的“嗒嗒”声，可能是过载阀过载的声音。若是气蚀声，则可 共 18 页 第 14页 毕业设计（论文）kok电子竞技纸 能是滤油器被污物堵塞、液压泵吸油管松动或油箱油面太低等。

48、5.4 压路机故障常用解决措施之“切” “切”就是利用手触摸故障所发生的部位， 检查压路机的管路或元件是否发生振 动、冲击和油液温升异常等故障。如用手触摸泵壳或液压件，跟据冷热程度就可判断 出压路机系统是否有异常温升，并判明温升原因及部位。若泵壳过热，则说明泵内泄 严重或吸进了空气。若感觉振动异常，可能是回转部件安装平衡不好、紧固螺钉松动 或系统内有气体等故障。 5.5 压路机故障常用解决措施之“调” “调”就是在基本确定了故障所存在的位置后，适当操作压路机的操作机构，对 系统进行调试，通过执行元件的工作情况判定故障的部位和原因，常用的方法有： 全面调试，根据装载机的设计功能，逐个做实验，以确

49、定故障是在局部区域还是在全 区域。如全机动作失灵或无力，则应首先检查先导操纵压力是否正常，离合器（连轴 器）是否打滑（松脱） ，发动机动力是否足够，液压油油量是否充足和液压泵进口的 密封情况。 例如一台装载机地故障症状仅表现为动臂自动下降， 则故障原因可能在换 向阀、过载阀或液压缸的油路之中，与液压泵及主安全阀无关。交换调试。当装载 机中仅出现某一回路或某一功能丧失时，可与相同（或相关）功能的油路交换，以进 一步确定故障部位。 如装载机有两个互相独立的工作回路， 每一个回路都有自己的一 些元件，当一个回路发生故障时，可通过交换高压油管使另一泵于这个回路接通，若 故障还在一侧，则说明故障不在泵上

50、，应检查该回路的其它元件；否则，说明故障在 泵上。又如一压路机的行走装置，当出现一边能行走，另一边不能行走或自动跑偏的 故障时，可将两新购马达的油管对调，以判定故障部位是在马达上还是在换向阀内。 更换调试。利用技术状态良好的元件替换怀疑有故障的元件， 通过比较更换元件前、 后所反映的现象，确认元件是否有故障。调整调试。对系统的溢流阀或换向阀作调 整，比较其调整前、后机器工况的变化来诊断故障。当对装载机的压力作调整时，若 其压力（压力表指示表）达不到规定值或上升后又降了下来，则表示系统内漏严重。 断路调试。将系统的某一油管拆下（或松开接头） ，观察出油的情况，以检查故障 到底出现在哪一段油路上。

51、 共 18 页 第 15页 毕业设计(论文)kok电子竞技纸 结论 在分析振动压路机故障机理的基础上，提出了一种基于人工神经网络专家系统 (ANNES)的振动压路机故障智能诊断系统，深入研究了知识库、推理机制、学习机制、 解释机制、数据库以及神经网络与专家系统的相互导入机制等关键技术。 在知识库中， 用神经网络来表示浅层知识，以实现对故障的直觉联想 ; 用框架来表示振动压路机的 深层知识，以实现对诊断的逻辑验证。 在推理机制中， 神经网络采用正向推理的方法， 专家系统的推理机制可分为对神经网络诊断结果的验证和独自重新推理两种情况。 在 学习机制中，包括了神经网络对专家经验的 共 18 页 第 16页 毕

52、业设计（论文）kok电子竞技纸 致谢 本文是在尊敬的导师李鹏飞的精心指导下，经过大量的调研、设计、研究、实验 及样机调试完成的。陶老师正直的人品、宽广的胸怀、渊博的学识、严谨的态度、求 实的作风都给我留下深刻的印象。 在论文研究阶段， 李老师耐心地启发和热情地鼓励， 使我不断地克服所遇到的困难，创造性地把信息学科的前沿技术应用于工程机械领 域，为改造传统工程机械、提高其装备水平、实现工程械的机器人化打下良好基础。 所有这些必将使我受益终身，在此谨向李老师表示崇高的敬意和衷心的感谢 ! 共 18 页 第 17页 毕业设计(论文)kok电子竞技纸 参考文献 1 李冰,焦生杰 .振动压路机与振动压实技术 M. 北京:人

53、民交通出kok电子竞技社， 2001 2 幻沈韧 .工程机械“十五”规划与压实机械行业入世后的发展思路J.建筑机械， 2002(1). 3 葛恒安 .中国压实机械行业发展现状与未来战略抉择J.交通世界， 2004( 4 ) 4祁隽燕，葛恒安 .振动压路机与振动压实的前沿技术J.建筑机械， 2002 (9 ) 5 尹继瑶，梁凤英 .压实技术与压实机械的新发展 J.工程机械与维修， 2001(10) 6 高文中，潘存治，王学智 .YZC 16 自行式压路机自动调频系统的设计J.工程机械， 2001(10) 7 赵显东 .我国振动压路机的新发展 J.建筑机械化， 2002 (2 ) 8 葛恒安，尹继瑶 .“十五”期间的中国压实机械 J.工程机械， 2001 (7) 9 何社全 .压实技术发展动向及趋势 JJ.建筑机械化， 2002 (4) 10 卫雪莉，孙祖望，武雅丽 .压实控制技术的现状与展望 J.筑路机械与施工机械化， 1992 (1) 11 孙祖望 .压实技术与压实机械的发展与展望J筑路机械与施工机械化 .2004(5) 12 万汉驰 .压实机械技术发展方向与产品发展展望J.筑路机械与施工机械化， 2004(5). 共 18 页 第 18页