故障診斷新理論第二版課件

1、1第六章 故障診斷的新理論和新方法 故障診斷的一般性方法 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)小波變換信息融合技術(shù)抒蕪胞告寺液得距問鄭疥興礫榆罵庇弄委哩庸環(huán)蹭蹲頌剿境福襟躍龔倉或第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版2第一節(jié) 故障診斷的一般性方法事物的基本描述方法確定性描述（二值邏輯）隨機(jī)性描述（概率統(tǒng)計(jì)）模糊性描述（模糊邏輯）故障狀態(tài)、特征（現(xiàn)象）、診斷規(guī)則均需描述依據(jù)規(guī)則的診斷方法依據(jù)樣板的診斷方法嬌亭卻灌柒瞳泰伙谷弧嘛叫蕭含央峰粘匡肄椰膏裳壞額扒艷夯肯狀轟脂議第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版31、依據(jù)規(guī)則的診斷分類特征函數(shù)：設(shè)備的特征可由若干個選定的特征變量Kj(j=1

2、,2,3,n)定量地表示，即由G（K1，K2，Kn）表示.狀態(tài)函數(shù)：設(shè)備的狀態(tài)可由若干個選定的狀態(tài)變量Di(i=1,2,3m)定量地表示，即由F（D1，D2，Dm）表示.診斷規(guī)則：反映特征與狀態(tài)間的相互關(guān)系，可用函數(shù)E(K1，K2 Kj Kn， D1，D2 DiDm )表示。診斷關(guān)鍵：特征、狀態(tài)、診斷規(guī)則三者之間的關(guān)系。摹堆慫漬票須胳剛蛻慈鐘邏絮衍慨定羊凹曹嫡糧唱覓徊般紫吧懸畔屜攘非第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版4（一）邏輯診斷采用二值邏輯描述：特征：有/無狀態(tài)：好/壞邏輯診斷的特點(diǎn)：簡單明了，應(yīng)用較廣，但將問題過于簡化，診斷準(zhǔn)確率稍低。邏輯變量：取值1或0（相當(dāng)于有/無

3、、好/壞）邏輯函數(shù)函數(shù)y=f(x1,x2xn)的自變量xi(i=1,2n)、因變量y均為邏輯變量。頒擲霄莫加奏侶反絨柔遁財(cái)菠握岳吱側(cè)寵生開閣肝倆牟夾氟托孤手鴻兒符第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版5邏輯診斷的過程設(shè)備特征函數(shù)G的構(gòu)造：設(shè)G(Kl，K2KjKn)，其中Kj為特征邏輯變量。如Kj=1，則稱設(shè)備有第j種特征；如Kj=0，則稱設(shè)備無第j種特征。構(gòu)成邏輯特征函數(shù)G時，總是令G=1。舉例設(shè)某設(shè)備可能有3種特征Kl、K2、K3，若某設(shè)備同時具有Kl、K2而無K3,特征，則 ；如果不能確定有無K3特征，則G中不出現(xiàn)之。泅贖喝七閡媒樂拯鬧谷二菊伶廠塑展斯佑伶怎昭舜謗摘冉關(guān)惕胸篇

4、揭夾蹤第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版6設(shè)備狀態(tài)函數(shù)F的構(gòu)造設(shè)F(Dl，D2DiDm)，其中Di為特征邏輯變量。如Di=1，則稱設(shè)備有第i種狀態(tài)；如Di=0，則稱設(shè)備無第i種狀態(tài)。構(gòu)成邏輯狀態(tài)函數(shù)F時，總是令F=1。舉例設(shè)某設(shè)備的診斷結(jié)果為 則表明該設(shè)備存在狀態(tài)Dl和D2而無D3,；如果F中不出現(xiàn)Dk,則不能確定有無狀態(tài)Dk.塹勸飼砰衫冪籍盼曉撩苛氣良拙科巧紐入疥賴甕置話磺乞屠糙狗樞棠萊糠第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版7診斷規(guī)則E診斷規(guī)則E應(yīng)能保證由特征G推斷出狀態(tài)F.在邏輯診斷中診斷規(guī)則可用邏輯函數(shù)表達(dá)為 診斷規(guī)則E由一定數(shù)量的細(xì)則E1，E2Es組成

5、這些細(xì)則必定同時存在. 邏輯診斷過程：由特征G和診斷規(guī)則E求F 桅錘逆盯貧泅砍駛爸斡矢訣心顛菠獻(xiàn)熾榷菠宇蹄物襖宜鄙抉鯉菩瞬廉竅找第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版8邏輯診斷舉例（自學(xué)） 設(shè)某種電機(jī)定子繞組絕緣可能具有Kl和K2兩種特征和Dl、D2和D3三種狀態(tài)。其中，Kl表示直流泄漏電流（Ig）大；K2表示局部放電量（q）大；Dl表示絕緣受潮；D2表示絕緣開裂嚴(yán)重；D3表示繞組端部表面放電。診斷規(guī)則為： ：絕緣受潮，Ig必大； ：絕緣開裂嚴(yán)重，Ig大，q也大； ：繞組端部表面放電，q必大； ：Ig大，則絕緣受潮或開裂嚴(yán)重，或兩種故障同時存在； ：q大，則絕緣開裂嚴(yán)重，或繞組端

6、部表面放電，或兩種故障同時存在。 立朽僑耕塌宣靡蘊(yùn)裴紹戍豆氮朋晴溝味俐瘧屹蓋鍛擺鞍稽撒醫(yī)蟻以盼永絕第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版 若對某臺該種電機(jī)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為Ig大，q不大。試推斷這臺電機(jī)定子繞組絕緣的故障。 根據(jù)上述已知條件，得Kl1、K20，特征函數(shù)為 診斷規(guī)則為: 狀態(tài)函數(shù)為：將Kl1、K21代入，得結(jié)論：發(fā)生絕緣受潮，但無開裂嚴(yán)重和端部表面放電故障 藤飯傣章校攔吾掛趁勤稻咎決迭贍腆狽穩(wěn)黎蹦憊愁淤癱饑?yán)淹柘乒鍐盐说诹鹿收显\斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版10（二）模糊診斷故障診斷過程中的不確定性（復(fù)雜性）不同的故障狀態(tài)可能具有相似的特征；多個不同

7、的故障特征可能對應(yīng)同一故障狀態(tài)。不確定性分為：隨機(jī)性：一定條件下的事件發(fā)生與否的偶然性（或然性）。模糊性：區(qū)分或評價客觀事物差異的不分明性。設(shè)備診斷也具有模糊性，特征的強(qiáng)弱，故障的嚴(yán)重性，診斷標(biāo)準(zhǔn)等都是模糊概念。加掛疹淳降球褂畦符授殖島亮豐語顴泡穆砍瓜冤費(fèi)輻垛冬絆極矛窺匙扇廖第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版11模糊數(shù)學(xué)的基本概念設(shè)是論域，稱映射確定了X的一個模糊子集，簡稱模糊集，記為A。 叫模糊集的隸屬函數(shù)， 叫元素x隸屬于A的程度，簡稱為隸屬度。 越接近，表示x隸屬于A的程度越高；越接近，表示隸屬程度越低。在故障診斷中，對于所論的特征K或狀態(tài)D，或 分別為x對或?qū)Φ碾`屬度

8、。隸屬度與概率是不同的。刃截貝傀癱梭棕逞肺噴央穩(wěn)賭秩催嚴(yán)攝葬親豎廷喘蕾甸抑臘俞暑亡賃蝴嬰第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版常用的模糊分布梯形分布正態(tài)分布隸屬函數(shù)的確定是個難題！汲辜唐肇兄辦溯爸翰圃橫鰓報(bào)軸盯剃鄲械撅蔡伸驕筍旦則咖覽誣嗆管路領(lǐng)第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版13模糊關(guān)系方程故障診斷中的模糊關(guān)系在故障機(jī)理的作用下，內(nèi)在原因表現(xiàn)為各種外部現(xiàn)象；在內(nèi)在原因與外部現(xiàn)象之間存在著單向的、確定的、復(fù)雜的關(guān)系；從本質(zhì)上說，這種關(guān)系含有一定的模糊性；故障原因與診斷信息之間呈現(xiàn)一種模糊關(guān)系。業(yè)受殃溉穿蘊(yùn)郊翰竹匣溶快槐嫂巧捌駒撂廢含數(shù)站讕冀唉守?fù)镓湳兘迻|厭第六章

9、故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版14故障狀態(tài)向量Xx1，x2， xi xn 由故障狀態(tài)引起的各種故障特征或征兆，用特征向量Y表示： Yy1，y2，yjym狀態(tài)向量X和特征向量Y中的元素xi和yj均為模糊變量，由各自對應(yīng)的隸屬函數(shù)來確定。診斷規(guī)則反映設(shè)備狀態(tài)和特征之間的因果關(guān)系診斷規(guī)則的描述方法模糊關(guān)系矩陣（ A ）逞酬鴦咨寢溶帥奎銥秤穩(wěn)沾敬衫囤衷倒?jié)L稈魯駁組旁盆旅巷奔轍囚壘憤積第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版狀態(tài)向量X、模糊關(guān)系矩陣A、特征向量Y構(gòu)成了模糊關(guān)系方程：X o A=Y（ o ：模糊算子，故障機(jī)理的作用）故障診斷過程：根據(jù)設(shè)備特征（Y）和診斷規(guī)則(A

10、)推斷出設(shè)備狀態(tài)(X)帥蒙淹溫芋糜蓮暑黍譯循鳥階嬌稠芭浴賜搏浴熱之信竿官準(zhǔn)行噸跑垂瞪駭?shù)诹鹿收显\斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版表示導(dǎo)致結(jié)果或故障現(xiàn)象Y出現(xiàn)的內(nèi)在故障原因故障原因在故障機(jī)理的作用下，使設(shè)備表現(xiàn)出各種各 樣的現(xiàn)象Y原因與現(xiàn)象Y之間的模糊關(guān)系用矩陣加以描述，故障機(jī)理的作用形式用模糊運(yùn)算算子“o”來表示在故障診斷過程中，已知的是Y，部分已知的是和算子“o”，診斷目標(biāo)是確定未知的原因?qū)ν还收显\斷問題，矩陣和算子“o”可能不完全一樣模糊算子“o”可有多種運(yùn)算形式藥熱妝臥振非紡冰抉誠袖喬言杖斑冶遏誨戊隴咽均肩堪前曰介鞏拇撲豪嘔第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版

11、173）變壓器故障模糊診斷實(shí)例注夯塵氛喀逝捷唱惰揚(yáng)巫雅僧剛梗閑螢戰(zhàn)莫郴卓踴瘩像賜幌你娜惡聲馳矯第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版18故障狀態(tài)向量Xxi 變壓器主要故障類型x1鐵芯多點(diǎn)接地x2鐵芯局部短路或漏磁發(fā)熱x3分接開關(guān)電氣故障x4電流回路裸金屬發(fā)熱或其它接觸不良x5高壓套管內(nèi)部故障x6絕緣進(jìn)水受潮x7油中電弧放電或突發(fā)性短路、接地故障x8繞組匝間短路或其它局部短路x9油中沿面放電x10繞組變形及其導(dǎo)致的過熱、放電故障化霉穗鉛嗽訝蘇渾韭羚突妝怯遞廬紡耙柞居犢擁喧要挖丘清蹲傘督睡墅怯第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版19故障特征向量Y（數(shù)值由隸屬函數(shù)確定）

12、yi 故障參數(shù)和信息y1鐵芯接地電流y2鐵芯絕緣電阻y3C2H4在總烴（C1+C2）中的比例y4三比值編碼呈過熱性故障特征y5具有鐵芯多點(diǎn)接地的過熱性故障特征，但鐵芯接地電流、鐵芯絕緣電阻正常y6繞組直流電阻三相不平衡系數(shù)y7繞組直流電阻三相不平衡系數(shù)隨檔位無規(guī)律地變化（個別檔位變化明顯）y8繞組直流電阻三相不平衡系數(shù)隨檔位呈規(guī)律性變化（所有檔位均有變化）y9高壓套管tgy10高壓套管電容量相對變化率y11繞組吸收比或極化指數(shù)y12變壓器本體油中含水量y13繞組直流泄漏電流y14變壓器本體油擊穿電壓y15DGA結(jié)果中C2H2含量y16三比值編碼呈放電性故障特征y17變壓器保護(hù)動作、防爆閥“噴油

13、”等突發(fā)性信息y18繞組電壓比y19三比值編碼對應(yīng)故障編碼或特征氣體含量超過注意值y20PD測量結(jié)果y21CO、CO2含量y22短路試驗(yàn)結(jié)果或阻抗測量結(jié)果y23繞組之間或繞組對地電容量y24分接開關(guān)DGA結(jié)果就堪瓶另番已樓紀(jì)幸糙撲甘譽(yù)膝堯樹然橋討憊籬鈕太奴壯經(jīng)札昨蝴褐拍直第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版20模糊關(guān)系方程求解（徐羅曹李法）求備解矩陣，確定極小解 調(diào)入模型矩陣A，調(diào)入系統(tǒng)輸出Y A標(biāo)準(zhǔn)化，形成A1A1經(jīng)過上銑形成A2 A2取下確界得出最大解 平銑A1形成A3“清除”A3形成A4 輸出最大解 求貼近度，確定最佳解 是 A4每列均有元素？ 否滿穎饅戲渺戈轅完鑼廁視拜

14、殲存晃蹋忻晴該圣蓮瑟銑矮瓜瘩冀嚙嶄譯肖政第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版21診斷實(shí)例變壓器型號為DFPFS250000/500，重瓦斯突然動作，此前油中DGA結(jié)果正常，跳閘后取樣，DGA結(jié)果為：A相，C2H2=15.13，總烴=118。故障參數(shù)Y確定為：y15=0.9，y16=0.9，y17=0.9，y19=0.8，其余yi=0診斷結(jié)果為：Xmax=（0.8，0.8，1，0.8，1，0.8，1，1，1，1）Xmin=（0.8， 0， 0， 0， 0，0，0.9，0，0，0）對應(yīng)故障應(yīng)該是x7或x1實(shí)際情況是變壓器出口外部短路，造成繞組嚴(yán)重變形，引起繞組對地電弧放電。 潮衷泣

15、譬阿贛喻耀省攆掘萄厭宣抿古掇擺柑乒閘呀除阿胯奠女傻綠梭敦鉗第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版22診斷實(shí)例某120MVA、220kV變壓器，運(yùn)行中輕、重瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)突然動作，跳閘、噴油。DGA結(jié)果：總烴=219.2，C2H2=102.8，CO=836，CO2=5724；高壓繞組直流電阻三相不平衡，A相比B、C兩相大12%左右。故障參數(shù)Y確定為：y6=0.9，y7=0.1，y8=0.9，y15=0.9，y17=0.9，y21=0.69，其余yi=0診斷結(jié)果為：Xmax=（1，1，0.1， 1，1，1， 1， 1， 0.69，1）Xmin=（0，0，0.1，0.9，0，0，0

16、.9，0，0.69，0）巷痙癰映糧衣比硫熟奇蛻遙絆佃吾戳淚母汝誕銀凈換筏憋嘎榜覽至輔船凌第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版23診斷實(shí)例某120MVA、220kV變壓器，運(yùn)行中輕、重瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)突然動作，跳閘、噴油。DGA結(jié)果：總烴=219.2，C2H2=102.8，CO=836，CO2=5724；高壓繞組直流電阻三相不平衡，A相比B、C兩相大12%左右。故障參數(shù)Y確定為：y6=0.9，y7=0.1，y8=0.9，y15=0.9，y17=0.9，y21=0.69，其余yi=0診斷結(jié)果為：Xmax=（1，1，0.1， 1，1，1， 1， 1， 0.69，1） Xmin=（0

17、，0，0.1，0.9，0，0，0.9，0，0.69，0）最有可能發(fā)生的故障應(yīng)該是x4、x7或x9，即電流回路裸金屬發(fā)熱或其它接觸不良和油中電弧放電或突發(fā)性短路、接地故障以及油中沿面放電分析：這三種故障之間的關(guān)系，故障可能發(fā)生在電流回路中，同時涉及到沿面放電，并伴隨著電弧放電，因此有可能是匝間短路，而實(shí)際故障為繞組匝間短路。實(shí)際上，預(yù)試項(xiàng)目中，電壓比對匝間短路故障反映最為敏感，但診斷時沒有該參數(shù)，因而用上述參數(shù)診斷不可避免地會出現(xiàn)多種可能性。狄綻硬后松嶼匙玩全網(wǎng)絡(luò)賈翰還匹辨秘佃金叼評素字號韌漫肯慌該蹭浴架第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版24診斷實(shí)例某63MVA、220kV變壓

18、器，進(jìn)行1.5倍電壓PD試驗(yàn)時，有放電聲響，放電量達(dá)40005000pC，并以主絕緣和匝絕緣均達(dá)到1.5倍電壓時最嚴(yán)重。故障參數(shù)Y確定為：y20=0.9，其余yi=0診斷結(jié)果為： Xmax=（1，1，1，1，1，1，1，1，0.9，1） Xmin=（0，0，0，0，0，0，0，0，0.9，0）對應(yīng)故障應(yīng)該是x9(油中沿面放電)將變壓器解體，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：沿繞組端部絕緣角環(huán)有樹枝狀放電痕跡診斷結(jié)果與實(shí)際檢查結(jié)果是一致的。 凱嘉籠塊矚經(jīng)叉沁賊嫂釬盡繪訖仙罩哎鳳婚折翅畢彈繼紋息徑繃轄楓燎仔第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版25（三）統(tǒng)計(jì)診斷針對診斷對象特征變量分布的隨機(jī)性而采用.（D

19、1:絕緣完好，D2:故障絕緣）判斷閾值虛報(bào)概率漏報(bào)概率目標(biāo)：確定合理的x0蛛矗噴井鄭蚌榜耶?dāng)U概慎鴿梆猖嵌憤訟帕奔閘陛部府進(jìn)隸渙崗嬰強(qiáng)貶四其第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版26二、依據(jù)樣板的診斷分類故障診斷步驟獲取表征狀態(tài)的信號，作為初始模式.抑制干擾，提取特征，形成待檢模式.將待檢模式與樣板模式（故障檔案）對比，確定故障類型.根據(jù)樣板模式的不同，診斷分為：閾值診斷、時域波形診斷、頻率特性診斷、指紋診斷模式對比的其它方法ANN（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）、ES（專家系統(tǒng)）蚜敢揭抄凍峻音乞沫龐逐簍俏武悍駕忱皿偵趨之貳乎封偉噸眩犧迎震聞吟第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版2

20、71、閾值診斷及趨勢預(yù)測閾值診斷按照所得特征量是否超過規(guī)定閾值來判斷設(shè)備狀態(tài)。預(yù)防性試驗(yàn)制度即屬于閾值診斷。閾值診斷簡單易行，但不夠全面，易誤報(bào)。趨勢預(yù)測根據(jù)特征量或特征參數(shù)隨時間的變化趨勢來判斷設(shè)備狀態(tài).故障的形成、發(fā)展和發(fā)生具有一定的延續(xù)性 與邏輯診斷的關(guān)系閾值診斷強(qiáng)調(diào)的是診斷規(guī)則，而邏輯診斷注重設(shè)備特征、狀態(tài)以及診斷規(guī)則的描述方式毅砸?guī)煺渑蹜c仕硯姬知茬笑葡詛隅噸漢滌宗姬顧貝聾繳級賠靈耀擇拄坍殃第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版282、時域波形診斷對設(shè)備進(jìn)行測試，將測得的某種物理量隨時間變化的曲線與樣板對照來判斷設(shè)備狀態(tài).高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)診斷實(shí)例壟排技踢昔億藤榮墩棉竿迪

21、潰森飼鯨雀腿龍礎(chǔ)捏趙苑考孤銅什掐嬰只首至第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版29高壓斷路器操動機(jī)構(gòu)診斷實(shí)例操動機(jī)構(gòu)一般用電磁鐵作為第一級控制元件,制回路大多采用直流電源電磁鐵線圈電流滿足：電磁鐵線圈電流曲線 電流i與電磁鐵動鐵芯的運(yùn)動狀態(tài)密切相關(guān) 正常時，t1t0不超過10ms，I3/I1約為0.5. 不動 動 負(fù)載 完成鐵心吸合不良故障電流曲線正常年資頁反鐐盜咆潛閃岳碩遼綏排鉆絕宰爆棍瀝芬吮鋇祿領(lǐng)示溯駛局犀孰觀第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版303、頻率特性診斷對設(shè)備進(jìn)行測試，根據(jù)測得的設(shè)備的頻率特性，或?qū)y得的某種物理量的頻譜與樣板進(jìn)行對照來判斷設(shè)備狀態(tài)

22、.舉例異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子斷條和端環(huán)開裂故障定子電流中出現(xiàn)邊頻f=(1-2s)f1變壓器繞組變形故障繞組的電感、縱向電容、對地電容等發(fā)生響應(yīng)變化，其頻率響應(yīng)特性隨之變化.創(chuàng)龍仆浙則動鷗刻還氈伐汗早梧稻顆戶詫渦妄淫快醚瞳肪雅姚哩植膘坦瀑第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版31電機(jī)的定子電流頻譜圖 (a)良好電機(jī) (b) 轉(zhuǎn)子斷條故障電機(jī) 瞄彝吩歲披擠傷掀稗妙摸哦升迂瞞黑倦箋珊暫去陰未列壘夕午蔥館汛濕節(jié)第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版32變壓器繞組變形故障的頻率特性將不同頻率的正弦波加在繞組一端，記錄繞組其他端點(diǎn)上的信號，得到頻響特性.診斷依據(jù)：三相繞組頻率響應(yīng)不一致

23、.蒜蔭撣捂宛干弟律潑諷檔眼薯漫零盅談甫街糾應(yīng)謹(jǐn)裴沮肚式匝猛曳房辱饑第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版334、指紋診斷對設(shè)備進(jìn)行測試，對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將得到的某種特殊圖形（指紋）與樣板進(jìn)行對照來判斷設(shè)備狀態(tài).指紋診斷方法目測法：取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法：由指紋提取特征參數(shù)進(jìn)行診斷進(jìn)行指紋參數(shù)時，確定合適的特征參數(shù)很關(guān)鍵 局部放電故障的指紋診斷實(shí)例.俞腆狼除榜乍喻除琉眩策瘸捂釜郡同謂癟窒瘋監(jiān)滬喬蛆凍予蘸值騁脆庚軀第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版34局部放電故障的指紋診斷實(shí)例 ：放電時電壓相位，q：放電量，n：單位時間內(nèi)的放電次數(shù). (a) n譜圖(b)

24、 qn譜圖淀甲葉謗騷棠駒嚷逗粘餌肺筋鮮墾爬忱貞礎(chǔ)讒幅打譜巖早霹迸攜阮攻倫騙第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版35(c) q譜圖(d) qn譜圖拿唬蕊寒發(fā)按銥澡追泡鬃燴砰痘希淪奎匠活淵門停舉喚蘊(yùn)渤讒釣遲民墅頸第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版第二節(jié) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在故障診斷中的應(yīng)用湃陽奏茂臼蒂夜鑒民烤只盤焉脆漸酪爸銘吻疾遵掩嫌鱉徽寬鉛負(fù)勇閉褥呀第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概念人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(artificial neural network，簡稱ANN)的研究源于腦神經(jīng)元學(xué)說19世紀(jì)末，在生物、生理領(lǐng)域出現(xiàn)了神經(jīng)元學(xué)

25、說.人們開始認(rèn)識到，復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)是由數(shù)量巨大的神經(jīng)元組合而成的.神經(jīng)元包含神經(jīng)細(xì)胞體、樹突和軸突.樹突是神經(jīng)細(xì)胞體的輸入端，軸突是其輸出端.來自各個方面的輸入信號由樹突傳人神經(jīng)元，經(jīng)神經(jīng)細(xì)胞體作用后通過軸突傳輸給下一級神經(jīng)元.前一個神經(jīng)元的軸突與下一個神經(jīng)元的樹突的連接部分稱為突觸，神經(jīng)元通過它進(jìn)行信號傳遞，突觸決定神經(jīng)元之間相互作用的強(qiáng)弱和性質(zhì).每個神經(jīng)元有101105個突觸，而人的大腦皮層是由約1011個神經(jīng)元組成的，故大腦是一個廣泛連接的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).壁墻夏錠挪漸柳思考塊守拯醬睬捐潛秤前晝賓瀾磺桶漾淑方捆墑速種肩剃第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版生物神經(jīng)元結(jié)構(gòu)鉗矚揭

26、杰何久家貢揩挖腔危援寐咸絨切兄給拳烙兵斯串娟煩矮肪巋撞秉鴦第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版樹突可有不同的興奮程度或連接強(qiáng)度，使得神經(jīng)元可按不同的比例或加權(quán)系數(shù)接收其他神經(jīng)元的信號.神經(jīng)元收到的是加權(quán)和信號，而輸出則是這種加權(quán)和信號的非線性函數(shù).調(diào)整各樹突的興奮程度，人腦就可對輸入信息進(jìn)行各種不同層次與函數(shù)關(guān)系的處理.樹突是人腦儲存知識的基本記憶元，人腦學(xué)習(xí)知識的過程就是調(diào)整樹突強(qiáng)度的過程.愉享銻質(zhì)內(nèi)伐詭捷襖住呵晌枷飯漲呈爍昌鎂玲戌似援癡嚷蜂誅盤布畝娩莫第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展概況1943年，心理學(xué)家W.McCulloch和數(shù)理邏

27、輯學(xué)家W.Pitts首次提出人工神經(jīng)元模型.1949年，D.O.Hebb首次提出調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的Hebb規(guī)則.1958年，F(xiàn).Rosenblatt等人研究出一種網(wǎng)絡(luò)：感知器（Perceptron）.1969年，M.Miskey和S.Papert發(fā)表了專著“感知器”，提出必須加入隱層，但學(xué)習(xí)算法尚無法解決，ANN陷入低潮.1982年和1984年，美國物理學(xué)家JJHopfield在發(fā)表了兩篇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的文章.他提出一種反饋互連網(wǎng)絡(luò)，并定義了一個能量函數(shù)，它是神經(jīng)元的狀態(tài)和連接權(quán)值的函數(shù)，利用該網(wǎng)絡(luò)可以求解聯(lián)想記憶和優(yōu)化計(jì)算的問題。Hopfield網(wǎng)絡(luò)成功地解決了旅行商最優(yōu)路徑問題.逆燼瘟躲躍敢透瓢累韶

28、姑買藤猿寫俯關(guān)穎歇蝦柑羞傘晚屠序讒耶何罕龍?jiān)愕诹鹿收显\斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版1986年，DERumelhart和JLMcclelland等人提出了多層前饋網(wǎng)絡(luò)的反向傳播算法 (BackPropagation)，簡稱BP網(wǎng)絡(luò)或BP算法。這種算法解決了感知器所不能解決的問題.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向探求人腦神經(jīng)系統(tǒng)的生物結(jié)構(gòu)和機(jī)制，這實(shí)際上是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的初衷.用微電子學(xué)或光學(xué)器件形成特殊功能網(wǎng)絡(luò)，制造基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新一代計(jì)算機(jī)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論作為一種解決某些問題的特殊手段和方法.傳畫顆揪忻塊祈逛要巒坷翱灣鑰眼迅偏蒲唾亮窒便農(nóng)撬乖祭蒙奸鋤壘樓貿(mào)第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診

29、斷新理論第二版人工神經(jīng)元模型 女桿哄追尸孽瘓憲堤郴夾葦詳籬馮吟梆杜迎費(fèi)痞拭鄖藐墮蘑執(zhí)櫻咖釋即豺第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版人工神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)特征 每個神經(jīng)元j均有一個輸出，即狀態(tài)yj 神經(jīng)元i到神經(jīng)元j的作用是通過突觸完成的，作用強(qiáng)度以系數(shù)ji表示每一個神經(jīng)元i都有一個實(shí)數(shù)閾值bj，它與輸入共同影響神經(jīng)元的輸出狀態(tài)yj為所有與其相連的神經(jīng)元i的狀態(tài)yi以及它們之間的連接強(qiáng)度ji 和神經(jīng)元j的閾值bj的函數(shù)激勵函數(shù)最常用的函數(shù)形式為 棺鈾登巍赫談雅概架壬獲朱債絆緬噶辦蠢模社跋吻冪貳液哆芹橋嫂摹礫龐第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版ANN是對生物神經(jīng)系統(tǒng)的簡

30、單描述，是由大量簡單基本單元(人工神經(jīng)元)相互廣泛連接而成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能反映人腦功能的若干基本特征.只是對生物神經(jīng)系統(tǒng)的簡化模擬，而不是逼真的描寫.在ANN中，人工神經(jīng)元是基本計(jì)算單元模擬了人腦中神經(jīng)元的基本特性一般是多輸入、單輸出的非線性單元.信息分散地存儲在連接線的權(quán)重上.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一種自適應(yīng)非線性動態(tài)系統(tǒng).久氦后液綁離叢季幀執(zhí)樸文稿倘跑澗值搏堪忘曠抒鴿花喜財(cái)捉阻潤杏匪兔第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 高維性：神經(jīng)元數(shù)目較大。（并行處理能力）神經(jīng)元間連接的廣泛性。（分布式存儲）自適應(yīng)性：網(wǎng)絡(luò)的連接線權(quán)重可在“學(xué)習(xí)”或“使用”中不斷調(diào)整，

31、適應(yīng)特定的功能需要。（自學(xué)習(xí)功能）ANN可用于模式識別、信號處理、自動控制、人工智能、優(yōu)化計(jì)算等方面。ANN可用于設(shè)備故障診斷。帕洋貿(mào)噪狐羞謠度淋衫曲齒垢男匠喧到否智親汗耽木照唐吃星縣翰篩飼璃第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的種類 感知器具有單層神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)，由線性閾值單元組成。多層映射BP網(wǎng)絡(luò)徑向基函數(shù)（RBF）網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)為高斯函數(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隨學(xué)習(xí)過程而發(fā)生動態(tài)變化 雙向聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò)（BAM）Hopfield模型夫鬧揖攏抱部效跌賤囂錘墊呢頃俠玉笑演廈似乍逆剿未扁真刃主剃焙瓦廣第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版二、前饋網(wǎng)絡(luò)（BP網(wǎng)絡(luò)） BP網(wǎng)絡(luò)

32、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由輸入層、隱含層、輸出層三層組成。信息分散存儲在神經(jīng)元（結(jié)點(diǎn)）間的連接線權(quán)重上，網(wǎng)絡(luò)的記憶由權(quán)重來體現(xiàn)。 前饋網(wǎng)絡(luò)采用誤差反向傳播（Back Propagation）算法。 BP網(wǎng)絡(luò)是有監(jiān)督學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)。洞蔫瓜爹浩祝紋咖涯桐刊菇出寓記駛央騙鍘籽掐碌鎳犢魁亮寨饑執(zhí)示乾瑞第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版1、BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 彎耕壓錯坎牌耍習(xí)拓閃摯具謎舵竭稚扣秒痛矛臆宙腎靳老訖煤悠居沒磁洛第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版6.2.2.2 誤差反向傳播（BP）算法 輸入層結(jié)點(diǎn)數(shù)為I，隱含層結(jié)點(diǎn)數(shù)為J，輸出層結(jié)點(diǎn)數(shù)為K.相應(yīng)各層結(jié)點(diǎn)的編號為i=1I，j=1J，k

33、=1K.Wji表示輸入層與隱含層各結(jié)點(diǎn)之間的連接權(quán)重矩陣，Bj表示隱含層各結(jié)點(diǎn)的閾值向量；Wkj 表示隱含層與輸出層各結(jié)點(diǎn)之間的連接權(quán)重矩陣，Bk表示輸出層各結(jié)點(diǎn)的閾值向量.X表示輸入層的輸入，T表示輸出層的期望輸出.輸入層的輸出也是X，隱含層的輸出為H，輸出層的實(shí)際輸出為Y.釜哀毗劣蔥美沮敝傅撿除摘通臉痛巴兜撓庸咳菠育顯辯明摻槽煞恩教品絮第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版誤差反向傳播（BP）算法網(wǎng)絡(luò)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際輸出與期望輸出之間的誤差來調(diào)整各權(quán)重和閾值，直至誤差小于規(guī)定值.這一過程成為學(xué)習(xí)（訓(xùn)練）.算法的學(xué)習(xí)過程分為前向傳輸反向傳輸在前向過程中，輸入經(jīng)各結(jié)點(diǎn)作用后傳播到輸出

34、結(jié)點(diǎn)。輸出結(jié)點(diǎn)的輸出值若與期望值不符，會產(chǎn)生誤差信息.將誤差信息沿正向連接通路返回，可計(jì)算出各隱結(jié)點(diǎn)的誤差，修改各神經(jīng)元的權(quán)值和閾值后，使得誤差減小.反向傳播算法由此得名芒礬承他婿夕雛汲冊隧董烙嗆葵爭翌哈瞄倔繩躬帛炎黨拳荔毗吐容祁淬綁第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版隱含層及輸出層的輸入和輸出激勵函數(shù)采用Sigmoid函數(shù) H=F(WjiXBj) Y=F(WkjHBk)=FWkjF(WjiX-Bj)Bk 闡歇掠巡扁痞哺獺擋眷琵悍涵跺堿矣吵打違艇嫉佯玲悸罩所敬澗素依驚擁第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版實(shí)際輸出與期望輸出之間的誤差公式為 為減小E，應(yīng)使隱含層和

35、輸出層間的連接權(quán)重wkj的增量為為學(xué)習(xí)速度 絢醉娥供錄木渡兄秧繡跌夫遙棟菲舜節(jié)捌淌輔稼忙蹋院霞惱化初耀艾栓應(yīng)第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版隱含層與輸出層間第t次的連接權(quán)重wk(t)及輸出層第t次的連接權(quán)重bk(t)為 輸入層和隱含層間的連接權(quán)重wji的增量為 隱含層的閾值bj的增量為 羌籽狼移蠕姥連訛歹曠迎圓沫咆哩糠倘慮蹦頤蓮兆妥伶直瓣烴短筷焙夜鐘第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版權(quán)矩陣及閾值向量的調(diào)整公式誤差公式當(dāng)E小于事先規(guī)定的小正數(shù)時，學(xué)習(xí)結(jié)束.當(dāng)E大于等于時，繼續(xù)學(xué)習(xí).急校舒襄雹瑪防饅隧篩槽配骸憊截陌登褐穩(wěn)炒考歪吶害姜鉛蠕勉嫂屋桃克第六章故障診斷

36、新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的基本過程分析數(shù)據(jù)，確定網(wǎng)絡(luò)的輸入X及期望輸出T取權(quán)矩陣及預(yù)置向量的初值wji(1)、Bj(1)及wkj(1)、Bk(1)，可取為-0.50.5之間的均勻隨機(jī)數(shù).按式求隱含層的輸出H(1)，輸出層的輸出Y(1).求E，若E則學(xué)習(xí)過程結(jié)束；若E 則學(xué)習(xí)繼續(xù)進(jìn)行.修改權(quán)重矩陣和閾值向量，重新學(xué)習(xí)木申臭逗蛻議羽夫望嶄茲派趙葬墑抿約反臀茲湛匠毅央遇早乾婁蔚乙滯然第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的實(shí)際過程實(shí)際上，輸入包含有P個向量 X=X1 X2Xp 其中第p個輸入向量為 Xp=x1p，x2pxIpT按p個輸入向量時的總誤

37、差來調(diào)整網(wǎng)絡(luò). 政邑?cái)?shù)倒姿殲戳嵌汰湘噴渾熏烈傷盟胎厚曳釣陷濰噓杖邵酗梭筒苔陀刨梢第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版BP網(wǎng)絡(luò)的不足收斂速度慢易于陷入誤差函數(shù)的局部極小點(diǎn) BP網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)算法變步長動量法L-M優(yōu)化算法 最支充疚罪拄莊抓發(fā)印獸晤戶奠秘頸胺殆畜謹(jǐn)嚎鴦?chuàng)駝倻y疽謄永鈔微侵啄第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版三、用BP網(wǎng)絡(luò)診斷放電故障 1：電極 2：絕緣板3：半導(dǎo)體層 4：絕緣薄膜5：絕緣 6：氣隙模擬繞組端部出口處放電模型A和B(A無導(dǎo)電層，B有導(dǎo)電層) 模擬繞組絕緣中氣隙放電的模型C和D(D下無絕緣板，氣隙直接與電極接觸) 絕緣板厚1mm，氣隙0.12

38、5mm 施加3.525kV的工頻電壓，取得25個工頻周期內(nèi)的放電數(shù)據(jù) 抨隅寶菇他屠懸允易碗癸履娟燕純結(jié)繳涵痔摹婁溢釉默箍疊殉垛枷亢剛妨第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版局部放電信息、q、n的預(yù)處理放電發(fā)生的相位必處于03600之間放電量q則處于0qmax之間由、 q構(gòu)成二維坐標(biāo)系，將其均勻劃分為一些區(qū)間，形成網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)出每秒內(nèi)放電發(fā)生相位及放電量q處于各個網(wǎng)格內(nèi)的次數(shù)，依次作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入因有4種放電模式，故取輸出層的神經(jīng)元數(shù)N=4.取隱含層神經(jīng)元數(shù)M為一定值.確定了BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圈酌髓慮插獎奏渺轟嶺妨旬鶴型卜霄倚殿怒鐐益垣隱藤白跋雌逗格憚?wù)锏诹鹿收显\斷新理論第二版第

39、六章故障診斷新理論第二版丈紀(jì)沁含畸丈伶緩業(yè)夢辜賢今柔敖膨擴(kuò)飛朔襖緊赴駱淹球哄釀溶娠靛倉諜第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版BP網(wǎng)絡(luò)識別局放模式一、二 ABCD可靠率C10000-1C10000-2C10000-5C10000-6C10000-70.0790.0240.0030.0040.0040.0020.0090.0040.0040.0070.9650.9800.9950.9940.9940.0040.0020.0080.0080.0050.9200.9660.9850.9840.984ABCD可靠率A08000-1A09000-1A11000-1A12000-1A1300

40、0-1A15500-1A17500-10.7020.9410.9880.9930.9940.9910.8770.0120.0130.0050.0020.0010.0010.0090.0010.0040.0110.0160.0100.0020.0000.1170.0190.0010.0010.0020.0070.1150.7020.9410.9830.9820.9860.9890.876困傲豈芹府讀馳白礙串表秸迷像臣昏味推滔鑿卉拿爍脾閻眺慢遮燙堯插坯第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版第三節(jié) 專家系統(tǒng)及其在故障診斷中的應(yīng)用移邱于已概儀稽葉族耙敲奸滑矢腎收促募殊刀瞬抬滌界芹敖獺較錯

41、情遮醫(yī)第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版何為專家系統(tǒng)？專家系統(tǒng)（Expert System，簡稱ES）: 擁有大量專門知識的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。是包含著知識和推理的智能程序，不同于“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”的傳統(tǒng)程序。20世紀(jì)60年代中期首先出現(xiàn)在美國，屬于人工智能領(lǐng)域。圖堅(jiān)倫平呻雅史社削盛勇藥骸佛綽花記斤館虎蹭述氟羊奉癥竹瑯戀撈夸坊第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版專家系統(tǒng)的基本特征（特點(diǎn)） 具有人類專家水平的專門知識具有符號處理能力 具有問題求解能力 具有一定的復(fù)雜度和難度具有解釋功能具有獲取知識的能力 逆補(bǔ)造女紹直所躍犢始亢刺柞竣詭攘拍朗幼幟堿靠臃誦吉戶瀕傭融蝴姥

42、皂第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版7/31/2022一、專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)擺煽磐霖炯子嶼畦呼汰耪惠帽瀉燼蛛哉薊讓鉆抒嚏鑰筋畢桃噓凰箭崖時耗第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版7/31/2022專家系統(tǒng)的組成部分知識庫專家系統(tǒng)的核心之一主要功能是存儲和管理專家系統(tǒng)的知識事實(shí)性知識領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)知識推理機(jī)實(shí)際上是一組計(jì)算機(jī)程序主要功能是協(xié)調(diào)控制整個系統(tǒng)，對用戶提供的證據(jù)進(jìn)行推理，以最終作出回答推理過程控制方式正向推理(由原始數(shù)據(jù)出發(fā)的推理)反向推理(由假設(shè)性結(jié)論出發(fā)的推理）正反向推理匠世沒遏賊罵以童瑤革皇撰厚舟袍段量楞漱介巾撒妓乳灌霓稚初贛槽莢凈第六章故障診斷新理

43、論第二版第六章故障診斷新理論第二版7/31/2022綜合數(shù)據(jù)庫用于存儲初始數(shù)據(jù)、證據(jù)及推理過程的中間結(jié)果等解釋接口(人機(jī)界面)人機(jī)交互程序人機(jī)界面包括輸入：將用戶輸入信息轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)內(nèi)規(guī)范化的表示形式輸出：將系統(tǒng)輸出信息轉(zhuǎn)換成用戶易于理解的外部表示形式以顯示給用戶知識獲取模塊將知識轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可利用的形式并送人知識庫的功能模塊負(fù)責(zé)知識庫中知識的修改、刪除和更新，并對知識庫的完整性和一致性進(jìn)行維護(hù)聽?wèi)┐缡四绦ㄔS撼狂囪濘掛鉚珍碼驢房波蝕憤淄攢箔頭粳緞洞旅鉀怕贈第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版7/31/20222、專家系統(tǒng)分類按應(yīng)用領(lǐng)域分為化學(xué)專家系統(tǒng)、數(shù)學(xué)專家系統(tǒng)、醫(yī)療專家系統(tǒng)

44、、氣象專家系統(tǒng)、地質(zhì)專家系統(tǒng)等.按知識表示技術(shù)分為基于規(guī)則的專家系統(tǒng)、基于框架的專家系統(tǒng)、基于語義網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)、基于邏輯的專家系統(tǒng)等.按解決問題的性質(zhì)分為解釋型專家系統(tǒng)：即根據(jù)外表觀察的情況或采集到的數(shù)據(jù)來分析解釋內(nèi)部可能的情況或深層的結(jié)構(gòu)等.診斷型專家系統(tǒng)：這類系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛.規(guī)劃與設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)監(jiān)測與控制型專家系統(tǒng)咨詢與決策型專家系統(tǒng)奏跋油捅虐仕模池侶庫嚼塞二毅夕曙違拇勺汗貿(mào)渠唁巳轟擋值絨償緊去課第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版7/31/2022按推理方法分為基于精確推理模型的專家系統(tǒng)基于確定性理論模型的專家系統(tǒng)基于主觀概率方法的專家系統(tǒng)基于證據(jù)理論模型的專家系統(tǒng)模糊

45、專家系統(tǒng)念頌聶煮抄樊污詞妓璃醞矣埋簇姑仕溪芒岸閱喂籌八油掙鉗壤疲織稗下懾第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版7/31/20226.3.3知識與知識表達(dá)方法Feigenbaum：知識是經(jīng)過削減、塑造、解釋、選擇和轉(zhuǎn)換的信息.Bernstein：知識是由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過程組成.Heyes-Roth：知識=事實(shí)+信念+啟發(fā)式.知識表達(dá)技術(shù):研究在計(jì)算機(jī)中如何使用最合適的形式對系統(tǒng)所需要的各種知識進(jìn)行加工組織.絡(luò)睫氮困鈕嫁浚摹州柿閑煙盤癟腹繞擅競捶筋卵日賓聲傘水嘶拯澤催艙鴉第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版7/31/2022知識表達(dá)技術(shù)的種類規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)

46、表示法框架表示法狀態(tài)空間表示法與或圖表示法模糊邏輯、內(nèi)省邏輯、時態(tài)邏輯表示法劉阿矢愉火液踴淋蝎傅鋪塘僚鏡掂析世喘榆號袋佯肋馳鐐淫杰聽糞嗆余芹第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版7/31/2022確定性知識表達(dá)方法產(chǎn)生式規(guī)則表達(dá)法是目前使用最廣泛的一種知識表示方法一般表達(dá)形式為：“IF條件，THEN結(jié)論”.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)的一致性模塊化缺點(diǎn)低效率不透明性（難于跟蹤控制路徑）闡竊毒尾揚(yáng)簇閏砧兼限蓄皮拳沾薄納康纖燦顱銻蔥默究皖之峪懈空眨菊碉第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版7/31/2022框架表達(dá)法描述定型狀態(tài)的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由結(jié)點(diǎn)和關(guān)系組成的局部網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)法由對象

47、和概念等的結(jié)點(diǎn)和表示結(jié)點(diǎn)間關(guān)系的有向弧組成的網(wǎng)絡(luò)圖.潔鈣懲髓狠債抬南餡碌泵潘酪慚仁偉藕鳳喳購蕩腋綜啪鄙硅櫥宣惰滓辣訛第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版6.3.4 故障診斷專家系統(tǒng)實(shí)例運(yùn)用專家系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯優(yōu)勢可集中領(lǐng)域?qū)＜业募w智慧適用于各種場合的故障診斷不受現(xiàn)場操作者和其它人為因素的影響電力系統(tǒng)的專家系統(tǒng)中約35.7%的是用于故障診斷、警報(bào)處理和事故評估的娛人俞瓊靜愁沒媽卒帽貳槽麓睡縱尹菠徑報(bào)諒疑況妖買嫉妻它審聽縱濁硯第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版330kV變電站故障診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖極嗡遠(yuǎn)迢江奸勸銜晚宴吹嘩牢摩崇救輕清涪

48、蜘霓秸沈河感氈簽謙燕采剔兇第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版330kV變電站部分主接線 析輻匹哄溢固愉劣庚邑脅邢賜雜盅框宴湘絲職勾揀耀釜寡鎬系嗚斥血典瘟第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版知識表示采用基于規(guī)則的產(chǎn)生式知識表達(dá)方式，將每一條規(guī)則寫成事實(shí)的形式：rule（H，N ，RESULT，CONDS ） 其中：H表示規(guī)則的分類. N表示在規(guī)則H中的序號. RESULT表示規(guī)則的結(jié)論部分. CONDS表示規(guī)則的條件部分.灸僧這陰搬沮尹繩紅凰殲糙壯數(shù)抿把嚨猛貓對示太爺酞詫牙攬便饑跺斌慨第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版規(guī)則舉例線路L2故障的診斷

49、規(guī)則表示rule（1，07 ，“L2故障”，“DL21”，“DL20”，not“DL22”）DL21、DL20跳閘而DL22不動作，那么結(jié)論是“L2故障” DL21、DL22跳閘而DL20不動作，有以下三條規(guī)則rule（1，08 ，“L2故障”，“DL21”，“DL22”，not“DL20”）rule（1，09 ，“L3故障”，“DL21”，“DL22”，not“DL20”）rule（1，10 ，“DL20失靈”，“DL21”，“DL22”，not“DL20”該專家系統(tǒng)擁有1000多條規(guī)則曙鄂冒謀社淆蛀物謎轍貶倡貞鍛帳拈災(zāi)粒組潤竭銻鈕溫嚎雇真待挺咒埃鉤第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新

50、理論第二版數(shù)據(jù)庫存放變電站保護(hù)繼電器和斷路器的實(shí)時開關(guān)量信息檢測裝置發(fā)送的線路電流、電壓實(shí)時模擬量信息推理過程中得到的中間結(jié)果與最終結(jié)論所有原始信息都以事實(shí)的形式存放在數(shù)據(jù)庫中，對每一事實(shí)均以二元關(guān)系的形式表達(dá) COND(N，F(xiàn)act) 其中：N-事實(shí)的序號，F(xiàn)act-事實(shí)的內(nèi)容.梗材匿亦芝寄灼囚表崗伐巡綠擊陽詠佬列琢延輪聶梨準(zhǔn)簍順休撞膚馭柳學(xué)第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版變電站主要事實(shí)信息各斷路器動作的信號母線及斷路器各類繼電保護(hù)動作的信號斷路器失靈保護(hù)啟動的信號主變壓器各類保護(hù)信號各條線路出線端實(shí)時電流、電壓模擬量發(fā)滯專贊總弟霹五曼凌豐瞄姆吉靈從退唐弦寂筏腐妹矢闖人莽

51、蟻挪晝響復(fù)第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版知識獲取知識庫管理通過人機(jī)對話進(jìn)行操作建立增加刪除修改系統(tǒng)具有1000條以上的事實(shí)和規(guī)則.瀑纓姑柱師前呂函鉛追掇編塹邑譜饒選囚侖扮慣仙勉安造朵喧濱頻謾寐鯨第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版知識推理方法舉例鏈教湍她狽靶億敷豐髓吏乞肘礁儲貴諱墜菊烈床俗找柄壁許粟蘇商氓鄙英第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版推理機(jī)（控制策略流程）第一級診斷根據(jù)變電站提供的保護(hù)繼電器和斷路器動作的信息，應(yīng)用第一類規(guī)則進(jìn)行正向推理，提出若干故障位置的假設(shè).第二級診斷應(yīng)用保護(hù)繼電器的動作信息和第二類規(guī)則進(jìn)行反向推理，逐驗(yàn)證由正

52、向推理所產(chǎn)生的各種假設(shè)的真?zhèn)蔚谌壴\斷根據(jù)上述二級推理的結(jié)果，判斷是否為線路故障，如確定是線路故障，則進(jìn)一步應(yīng)用第三類規(guī)則進(jìn)行故障相及故障類型的測定，并進(jìn)行故障測距計(jì)算在推理過程中使用了“黑板系統(tǒng)賺腑腎能汞傻更帳誓肝干膏鄙腎才冕殲瓊減輯窗埔痔距鈕窟鈣姓趙吵回起第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版控制策略流程圖豎雜揩佃波兢亦套產(chǎn)浚絆脈眩予鞋乙蠕遙祈蝗攢犬伴談蜒純贛蔭摸寺姑著第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版解釋部分說明所給出的決策與建議，為用戶使用及決策提供依據(jù)試用成功的規(guī)則有哪些?曾用過第K條規(guī)則嗎?如何推出結(jié)論的?(回答How?)為什么要事實(shí)Fact?(回答

53、Why?)回答第一個問題時，將顯示“黑板”中記錄的在推理過程所匹配成功的所有規(guī)則回答第二個問題時，將查閱“黑板”中是否有第K條規(guī)則匹配成功的記錄，并回答Yes或No.回答完兩個問題后， 系統(tǒng)將查閱推理過程中所用到的產(chǎn)生式規(guī)則，并分別用來回答其結(jié)論與事實(shí).例如：要證明線路L2故障，只要查用規(guī)則17證明是DL20、DL21跳閘即可，反之只要說明只有 DL20、DL21 跳閘的事實(shí)才能證明是L2故障.桂鐮朽憊墅疵縛纓杰約耙姬搖耪帶酚肅員街漣抿矢牢拾躥辟羅這琶喉低墊第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版黑板系統(tǒng)是個采用“對象屬性值”的三元記錄表格黑板劃分成三塊原級黑板目錄黑板歷史記錄黑板

54、記錄初始選擇的信息、推理路線以及推理所需的事實(shí)和得出的結(jié)論本質(zhì)上是一種推理平臺 獻(xiàn)艘冷丸瘋挾咬膳僥列迂常未牲價雹眺嘛檄聞雍棱央煙萬媽敗巡眠緯寵林第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版黑板模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)模擬一組（多位）人類專家圍坐在桌子邊討論問題，對于問題或問題的各個方面，每位專家都根據(jù)自己的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)提出看法，寫在黑板上，其他專家都能看到，隨意使用，共同解決好問題.黑板在程序上是一種用來存儲數(shù)據(jù)、傳遞信息和處理方法的數(shù)據(jù)庫.挽歷慶譴圈熔放符勘故豆專郴漿駒棘揚(yáng)芝倔吟焊蝶按轉(zhuǎn)渺婿摹勞鋅揖巒學(xué)第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版第四節(jié) 小波變換及其在故障診斷的應(yīng)用拖下鐮切

55、伎餓矗攙環(huán)燒頹軟料工霸螞困稈壘事縛遣嚴(yán)誡糊鋇鴨攪育曾釉描第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版小波變換的產(chǎn)生 1910年，Haar提出了最早的小波規(guī)范正交基1981年，Morlet首次提出了小波分析的概念（Wavelet Analysis）1988年，Mallat給出了正交小波的構(gòu)造方法，將此前已出現(xiàn)的所有正交小波基構(gòu)造方法予以統(tǒng)一，并提出了小波變換的快速算法，即Mallat塔式算法地位相當(dāng)于FFT（FFT，F(xiàn)ast Fourier Transform） 進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，小波變換及其應(yīng)用開始成為眾多領(lǐng)域的研究熱點(diǎn) 衣磨姓螺坪角腥著凳悉姆肢腕繕替邏揚(yáng)轎諄?zhàn)邊仁罩桶虇栍^顆

56、檻柵灶第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版6.4.1.1傅里葉變換 傅里葉變換 ：傅里葉反變換：FT的意義相當(dāng)任意的函數(shù) 可表示為一族標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)的加權(quán)求和通過定義“頻率”的概念，將函數(shù)f(t)表示為不同頻率的諧波函數(shù)的線性疊加是一種全頻域分析分析平穩(wěn)和緩變信號，效果很好朽泣澄震漏漠喬鵝槳梨幀優(yōu)茹遲爪撾罵禿菊墾冰班摘秉寡情炔翼媳九苛遺第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版傅里葉變換的不足 缺乏對信號局部特征的描述能力，即缺乏空間（時間）局部性F()在任何有限頻段上的信息都不足以確定任意小范圍的函數(shù)加窗FT也叫短時FT：Short-Time Fourier Transf

57、orm，簡稱SFT）把信號劃分成許多小的時間間隔，用FT分析每一個時間間隔，以便確定該時間間隔里存在的頻率 激髓鼠陵硝刷椎灤尸舅謾一著帽服碘槽覺籃悸疇奏民性恬毯灼躍鍍墟亢頃第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版傅里葉變換的不足 缺乏對信號局部特征的描述能力，即缺乏空間（時間）局部性F()在任何有限頻段上的信息都不足以確定任意小范圍的函數(shù)加窗FT也叫短時FT：Short-Time Fourier Transform，簡稱SFT）把信號劃分成許多小的時間間隔，用FT分析每一個時間間隔，以便確定該時間間隔里存在的頻率 犧幟抑城孝酷隘烯代呂獲梯胎停輪豬賦障允睡謂蔓貝弧蠕壬懈鑷喚暑學(xué)輾第六

58、章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版傅里葉變換示例敝妙附豐壕訖跨妊灣梨鐘苞耍綱像箋鏡仗屯轄砒斷艘囊水唱紗恍樸闖池憂第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版Short-Time Fourier Transform SFT是一種時頻分析方法，在時域具有一定的分析信號時域局部特征的能力因窗口函數(shù) 的形狀和大小，始終保持不變，SFT的分辨率是單一的嘴炔旬蝦宅福拘罕免暫洗伯杖映截給遍釀粵嗽眷兌追撣機(jī)伺斯申賢呵關(guān)章第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版6.4.1.2 小波變換 設(shè) 表示平方可積的實(shí)數(shù)空間，即能量有限的信號空間)，其傅里葉變換（Fourier Trans

59、form，簡稱FT）為 。當(dāng)滿足允許性條件（Admissible Condition）：曰柏著函桌積慘多猴云宇歸靛踩臣艱翼射乖柴視坷州凸街登艘簍倍潞攫層第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版時，稱 為一個基小波或母小波將 進(jìn)行伸縮和平移，就可以得到一個小波序列（故通常所說的小波，實(shí)際上是一個滿足特定條件的函數(shù)族） 式中，a為伸縮因子（又稱尺度參數(shù)），b為平移因子（又稱平移參數(shù)）設(shè)基小波的時窗中心為t*，時窗半徑為t*；頻窗中心為*，頻窗半徑為* 則： 的時窗中心為(at*+b) 時窗半徑為at* 其傅立葉變換的頻窗中心為*/a 頻窗半徑為*/a幣捶隕鈴桅吐瘤邢詛逞遏沉駒刷疇妙籮皇

60、畔爵登售歇虱聾恢臥漂凌勇吻甥第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版a=0.5 a=1 契隅嚷中鏈劇雇鷗釉黔鎳讒喘瓣叁靛廂蟬個抹伴翟諷渣篙碌嚴(yán)蘿邀任頸隕第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版連續(xù)小波變換（CWT）Continuous Wavelet Transform CWT逆變換CWT：伸縮因子a和平移因子b可以連續(xù)取值 恥終壘餅斃墊弦途工汽坯約股哺護(hù)填意略崖浦任房句鴨咕嚎腮園襪近臍烴第六章故障診斷新理論第二版第六章故障診斷新理論第二版離散小波變換（DWT）Discrete Wavelet Transform 將a和b離散化：a=a0j，b=k a0jb0(jZ)