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[摘 要]在自动控制领域中，传统的控制理论都是用精确的数学模型描述的，系统的输入信息比较单一，控制参数的变化范围较小，显然，当控制对象的具有不确定性和复杂性时，传统的控制理论就无能为力。分层诊断专家系统排查装甲车辆电气系统故障具有便于故障分析快速、准确，利于操作的特点。
[关键词]故障诊断基础；分层诊断专家系统；状态监测
中图分类号：TJ81+0 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0193-00
复杂的设备是由多个子系统组成的，而每一个子系统又是由多个元件主成的，他们之间相互制约，相互影响，具有一定的层次性和相关性由于其结构的层次性和相关性，故障也具有层次性和相关性，一个部件或系统出现故障可能诱发其他部件或系统故障。有关学者认为，分层诊断专家系统将成为故障诊断领域一个新的有效工具，将在以下的几个方面（1）设备运行状态的异常辨别。（2）设备故障的分类式诊断（3）反映设备运行状态的特征参数个数的选取等具有广泛的应用。
本文是以装甲车辆电气系统为例，依据故障现象及提示或经验判断，将故障的范围尽小（子系统），而后对子系统进行原理分析和工作过程分析，对可能性的故障点，对故障点一一检测，便可查出故障所在。功能结构的分层方法是缩小故障范围的方法，而在尽可能在一定的范围内充分发挥分层的作用，专家系统故障集的引入使得分析的结果更明确，诊断方法有效。使用是装备保障的新课题。
一、系统故障诊断基础过程
1. 系统的状态监测
测取系统运行状态信号，是因为状态信号是故障信息的唯一载体.也是诊断的唯一依据，检测主要有以下几个过程。当出现异常，可按程度可分到给出早期警报。紧急报警。强迫系统停机。
（1） 信号测取：是通过电量和传感器组成的探测头直接探测对象参数的变化。
（2） 中间变换：主要完成有探测头取得的信号的变换和传输。
（3） 数据采集：就是把中间变换的连续信号进行离散化过程，数据是诊断的基础，能否采集客观反映设备运行状态的信息。是诊断成败的关键。
2.特征提取：就是从状态信号提取与设备故障有关特征信息，采用信号处理技术，消除外部或内部的干扰，——提高处理速度。
3.诊断故障：根据信息和故障对系统的性能指标影响程度作出估计。综合给出故障等级，其中包含有足够的故障源信息，建立各种模式进一步分析故障征兆和状态。
4.规划决策：根据设备故障征兆状态，预测故障发展，并根据故障性质和趋势，作出决策。干预其工作过程。
整体过程可用图1-1表示
二、检测信号采集总体构思
系统的信号故障采集，以及诊断的模式识别应具备以下三项功能：
1.信息测取功能：装甲车辆使用过程，将检测的部件状态进行监测，必须有对故障信号准确拾取、采集两个过程。
2.特征提取功能：对采集的故障信号进行处理，根据模糊知识库进行模推理。
3.模式分类功能：如图1-2所示。诊断系统根据提取特征，能自动判别故障所属类别与上述三个功能相适应，诊断系统由数据采集，特征提取，模式分类三个主要子系统和辅助功能子系统组成，辅助功能子系统完成参数输入。诊断结果输出等功能，各子系统分别完成各自的功能，由系统管理软件调度四个子系统协调工作。
三、故障诊断识别子系统硬件设计
1、信号拾取子系统
要对装甲车辆电气系统运行状态的在线监测，就必须进行工作特征信号提取，所监测的信号都能最大限度地反映运行特点的并易于拾取的特征，因而用于检测仪表，电机转速和三防系统的有位移信号，转速检测信号和r辐射报警信号其信号调节通路如1-3图：
2、信号采集子系统
本系统采用具有转换速度快，与计算机接口方便，具有良好性能价格比的HY-8021作为模/数转换装置。HY-8021是IBM—PCAT总线容的多功能数据采集板，集A/D、D/A，数字量I/O个定时器/计算器为一体。可直接插入IBM—PCAT总线容的计算机内的任一总线扩展槽中，构成数据采集提供8双/16单的模拟输入通道和两路模拟输出通道。输入信号幅度可以经过程控增益仪表放大器调到合适的范围，以保证最佳转换精度。A/D转换器的模拟输入信号范围可在5V，0～10V，10V之间选择，D/A转换器的模拟输出信号范围可在0～5V，5V，0～10V，10V之间选择。在HY—8021板上还装有8253可编程定时器/计算器，作为A/D信号定时触发信号发生器。同时HY—8021板还支持软件触发、定时触发和外触发三种A/D转换工作方式，A/D转换时间（含采样时间）为10us，系统可通过的最高频率为110kHz，完全满足本系统的要求。用户可通过软件编程或硬件控制来启动A/D转换，当A/D转换完成后可通过软件查询，中断申请或DMA方式读取数据。
3、故障诊断系统软件设计
采用MCS51汇编语言编写程序，软件中设置了初始化数据采集（含ND转换）数据处理（数字滤波，模糊化，查表。）数据输出（D/A转换）几个部分。程序流程图如下。系统按文献提供方法对车辆电气系统实时监测，一旦有故障出现，根据现有知识和一定的推理机制诊断故障点所在。其流程如1-4图
参考文献
[1] 胡昌华.许化龙，控制系统故障诊断与容错控制的分析和设计，北京：国防科技大学出版社，2000.7.
[2] 阎明印，具有学习功能的机械设备故障诊断的研究，华中理工大学1993.8.
[关键词]故障诊断基础；分层诊断专家系统；状态监测
中图分类号：TJ81+0 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0193-00
复杂的设备是由多个子系统组成的，而每一个子系统又是由多个元件主成的，他们之间相互制约，相互影响，具有一定的层次性和相关性由于其结构的层次性和相关性，故障也具有层次性和相关性，一个部件或系统出现故障可能诱发其他部件或系统故障。有关学者认为，分层诊断专家系统将成为故障诊断领域一个新的有效工具，将在以下的几个方面（1）设备运行状态的异常辨别。（2）设备故障的分类式诊断（3）反映设备运行状态的特征参数个数的选取等具有广泛的应用。
本文是以装甲车辆电气系统为例，依据故障现象及提示或经验判断，将故障的范围尽小（子系统），而后对子系统进行原理分析和工作过程分析，对可能性的故障点，对故障点一一检测，便可查出故障所在。功能结构的分层方法是缩小故障范围的方法，而在尽可能在一定的范围内充分发挥分层的作用，专家系统故障集的引入使得分析的结果更明确，诊断方法有效。使用是装备保障的新课题。
一、系统故障诊断基础过程
1. 系统的状态监测
测取系统运行状态信号，是因为状态信号是故障信息的唯一载体.也是诊断的唯一依据，检测主要有以下几个过程。当出现异常，可按程度可分到给出早期警报。紧急报警。强迫系统停机。
（1） 信号测取：是通过电量和传感器组成的探测头直接探测对象参数的变化。
（2） 中间变换：主要完成有探测头取得的信号的变换和传输。
（3） 数据采集：就是把中间变换的连续信号进行离散化过程，数据是诊断的基础，能否采集客观反映设备运行状态的信息。是诊断成败的关键。
2.特征提取：就是从状态信号提取与设备故障有关特征信息，采用信号处理技术，消除外部或内部的干扰，——提高处理速度。
3.诊断故障：根据信息和故障对系统的性能指标影响程度作出估计。综合给出故障等级，其中包含有足够的故障源信息，建立各种模式进一步分析故障征兆和状态。
4.规划决策：根据设备故障征兆状态，预测故障发展，并根据故障性质和趋势，作出决策。干预其工作过程。
整体过程可用图1-1表示
二、检测信号采集总体构思
系统的信号故障采集，以及诊断的模式识别应具备以下三项功能：
1.信息测取功能：装甲车辆使用过程，将检测的部件状态进行监测，必须有对故障信号准确拾取、采集两个过程。
2.特征提取功能：对采集的故障信号进行处理，根据模糊知识库进行模推理。
3.模式分类功能：如图1-2所示。诊断系统根据提取特征，能自动判别故障所属类别与上述三个功能相适应，诊断系统由数据采集，特征提取，模式分类三个主要子系统和辅助功能子系统组成，辅助功能子系统完成参数输入。诊断结果输出等功能，各子系统分别完成各自的功能，由系统管理软件调度四个子系统协调工作。
三、故障诊断识别子系统硬件设计
1、信号拾取子系统
要对装甲车辆电气系统运行状态的在线监测，就必须进行工作特征信号提取，所监测的信号都能最大限度地反映运行特点的并易于拾取的特征，因而用于检测仪表，电机转速和三防系统的有位移信号，转速检测信号和r辐射报警信号其信号调节通路如1-3图：
2、信号采集子系统
本系统采用具有转换速度快，与计算机接口方便，具有良好性能价格比的HY-8021作为模/数转换装置。HY-8021是IBM—PCAT总线容的多功能数据采集板，集A/D、D/A，数字量I/O个定时器/计算器为一体。可直接插入IBM—PCAT总线容的计算机内的任一总线扩展槽中，构成数据采集提供8双/16单的模拟输入通道和两路模拟输出通道。输入信号幅度可以经过程控增益仪表放大器调到合适的范围，以保证最佳转换精度。A/D转换器的模拟输入信号范围可在5V，0～10V，10V之间选择，D/A转换器的模拟输出信号范围可在0～5V，5V，0～10V，10V之间选择。在HY—8021板上还装有8253可编程定时器/计算器，作为A/D信号定时触发信号发生器。同时HY—8021板还支持软件触发、定时触发和外触发三种A/D转换工作方式，A/D转换时间（含采样时间）为10us，系统可通过的最高频率为110kHz，完全满足本系统的要求。用户可通过软件编程或硬件控制来启动A/D转换，当A/D转换完成后可通过软件查询，中断申请或DMA方式读取数据。
3、故障诊断系统软件设计
采用MCS51汇编语言编写程序，软件中设置了初始化数据采集（含ND转换）数据处理（数字滤波，模糊化，查表。）数据输出（D/A转换）几个部分。程序流程图如下。系统按文献提供方法对车辆电气系统实时监测，一旦有故障出现，根据现有知识和一定的推理机制诊断故障点所在。其流程如1-4图
参考文献
[1] 胡昌华.许化龙，控制系统故障诊断与容错控制的分析和设计，北京：国防科技大学出版社，2000.7.
[2] 阎明印，具有学习功能的机械设备故障诊断的研究，华中理工大学1993.8.