汽车电器故障诊断专家系统的研究

2022-09-18

随着汽车的运行稳定性、可靠性以及乘坐舒适性的不断提高, 汽车电器在车上的比重和复杂度也越来越大。但是汽车电器越多, 故障造成的危害和损失也越加严重。因此, 正确和迅速地判断发生故障的原因并排除故障显得尤为重要。对于汽车电器系统, 由于其故障具有多样性、复杂性和隐蔽性等特点, 要想很快确定故障的部位及其产生原因还是非常困难的。因此基于知识的专家系统故障诊断方法越来越显得重要。本文用故障树分析法建立了汽车电器系统的故障树, 并利用Visual Basic 6.0开发了汽车电器故障诊断系统, 可以根据用户观察到的故障现象方便、快捷地查出所对应的故障原因和排除方法。该系统主要由知识库、数据库、推理机、故障树、解释系统和人机接口组成。

1 专家系统的知识库建立

汽车数据极其庞大而复杂, 知识库部分是整个系统的数据源, 是系统最重要的组成部分之一。其目的在于通过知识库的信息使专家系统程序能够利用这些知识进行正确的推理和迅速做出决策, 较快地解决问题。汽车车型众多, 其电器系统更是差别较大。所以我们只对各大车系的几种典型车型电器故障进行研究。用Access构造故障诊断知识数据库, 而每个数据库中又包括若干个相互关联的数据表, 在数据表中存储每种汽车故障表现症状、发生原因、发生的部位、排除与维修处理方法等字段。另外通过整理各个车型的信息, 建立了各个车型的维修资料库, 帮助使用者学习相关维修信息。由于本系统收集资料还不够全面, 系统软件还设有对知识库进行编辑的功能, 可以实现对数据库中的数据资料进行增加、删除、修改和更新等功能。

2 汽车电器故障诊断系统的实现

根据已知的汽车电器系统基本故障因素数据, 利用故障树分析法可以建立许多类似图1的故障树。有了这些故障树, 就可以查出故障现象所对应的故障原因。我们把所有故障树信息用A c c e s s数据库存储, 利用Visual Basic6.0开发汽车电器故障查询界面, 从而实现汽车电器故障的查询。根据系统的需求, 要求软件具有故障诊断、知识库管理、相关报表管理等功能。

2.1 系统故障树的建造

故障树分析法是一种对动态系统或对现场设备工况状态进行可靠性和安全性分析的一种图形演绎方法。实际上就是把所研究系统得最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标, 然后寻找直接导致这一故障发生的全部因素, 再找出造成下一级事件发生的全部直接因素, 以致追查到那些原始的、勿须再深究的因素为止。通常把最不希望发生的事件称为顶端事件, 勿须再深究的事件称为底端事件, 介于顶端事件或底端事件的一切事件为中间事件。用相应的符号代表这些事件, 再用适当的逻辑门把顶端事件、中间事件和底端事件连成树形图。

2.2 汽车电器故障诊断系统的专家推理机制

推理机是用来控制、协调整个专家系统工作的一组程序, 利用数据库中的信息和知识库中的知识, 按照人类专家诊断汽车电器故障的推理策略去解决所研究的问题。本系统采用演绎推理的形式, 根据故障树从树根到树叶的确定性选择推理过程。首先由用户选择故障现象, 系统采用问诊的方式询问规则中的条件, 然后根据用户的回答进行推理, 如此反复, 直到找出故障原因, 引导用户完成故障诊断。并在诊断完成后记录诊断过程作为经验信息。

2.3 汽车电器系统故障诊断功能的实现

经过比较, 系统软件我们采用了V i s u a l Basic6.0, 其可移植性好, 是目前应用较为广泛且易学易用的面向对象的开发工具。具体的故障诊断过程是根据上述故障数据库中故障症状信息 (顶端事件) , 找出可能发生故障的故障源 (底端事件) , 利用专家系统中相应推理机制, 不断给出中间诊断分析结果 (中间事件) 。同时引导用户根据中间分析结果逐层确定汽车故障可能发生的部位, 故障发生的主要原因, 最后给出故障排除及维修处理办法。

系统的用户界面包括故障诊断界面、知识库维护界面、历史记录查询界面以及知识学习界面等。利用这些界面实现汽车电器故障的故障诊断、查询及系统维护等功能。