设计型专家系统（共12篇）
设计型专家系统 篇1
0 引 言
随着航空科学技术的发展,大量先进的机载设备装备在飞机上,使飞机的综合化、自动化程度日益提高。这些机载设备完全依靠电力工作,使得飞机机载电源类型繁多,配电网络结构复杂,对飞机电源系统的可靠性、安全性和维修性提出了更高的要求[1,2]。准确、快速的故障诊断和故障排除,使电气设备恢复到良好工作状态,对提高飞机出勤率和战备完好率及保障飞行安全具有重要的意义。
为提高飞机电源故障诊断的可靠性、智能性,本文针对某型飞机电源系统中多发性、典型性故障,建立了电源系统故障树模型,并采用基于知识规则的故障树分析技术进行故障诊断。
1 系统设计
飞机电源系统故障专家诊断系统结构如图1所示,本系统中用户、知识工程师和电气领域的专家通过人机交互式界面与系统进行信息交换,知识工程师和领域专家通过人机接口进行知识库的维护,用户通过接口将故障数据输入到动态数据库中;推理模块是诊断专家系统的核心,由推理机和解释机组成,推理机采用故障树方法进行,以故障事件作为起点,采用正向推理和反向推理相结合的方法,若事件完全匹配规则,找出故障和引起故障的部件,并给出故障诊断结论和维修建议;动态数据库是存储用户通过人机接口输入的故障数据;知识管理模块主要用于对知识库中的规则及故障树进行添加、删除和修改等各种操作;知识获取模块是专家系统和领域专家、知识工程师的接口,本系统使用的知识获取方式是,首先由知识工程师从领域专家或有关技术文献那里获取知识,然后再由知识工程师将获取的知识用知识表示语言表示称为可被系统接受的形式[3]。
1.1 电源系统故障树的建立
系统知识库中的知识来源于故障树[4,5],某型飞机电源系统常遇故障有发电机不供电、发电机供电电压不稳定、发电机供电电压过高、飞机蓄电池不供电、二次电源不供电、地面电源不供电等,其中发电机不供电故障发生次数较多且危害较大,特别是发生在空中,会直接危及飞行安全。下面以发电机供电系统故障为例,建立其故障树如图2所示。
其中:E表示顶事件;T表示中间事件,X表示底事件。该系统中T1表示发电机发电不输出故障,T2表示发电机不发电故障,T3表示发电机电压过高故障,X1表示发电机输出电路故障,X2表示控制输出的电门电路部分故障,X3表示发电机励磁线圈故障,X4表示过压保护器故障,X5表示调压器炭柱故障,X6表示12Y保险丝熔断,X7表示反流割断器故障,X8表示系统中断路故障,X9表示电压失调故障,X10表示发电机“+”、“B”接线柱短路故障,X11表示调压器工作点选择不当。
1.2 故障树模型分析
根据串并联系统确定故障树结构函数的方法,可以直接写出图2的结构函数为:
E=T1∪T2∪T3=x1∪x2∪x3∪x4∪x5∪x6∪x7∪x8∪x9∪x10∪x11 (1)
但是,这样的结构函数的缺点是不便于定性分析,更不便于定量计算。为了能方便地进行故障树的定性分析和定量分析,引入最小割集。可用下行法( Fussel-Vesely 算法)或上行法[5]。本系统采用下行法来求解最小割集。由于飞机电源系统故障树中绝大部分是“或”的关系,故障树的最小割集即为:{X1},{X2},…,{X11},故用几个相容事件概率公式来计算顶事件发生概率[6]。
其中,E代表顶事件。当最小割集的不可靠度相对很小,而顶事件发生的概率计算结果收敛很快时,顶事件发生的概率可近似为:
则所有最小割集ki=(1,2,…,n)的重要度Ii可表示为:
1.3 面向故障树的专家系统规则库
规则库的建立就是将故障树转化为知识库中的规则。由于飞机电源系统的故障诊断是一种模糊知识,不具有精确定义和严肃分析,往往存在多果多因的现象,因此,本文中的规则描述采用文献[7]的产生式规则来反映故障树中模块间的逻辑结构,表示飞机电气系统中故障原因和故障结果之间的关系。产生式规则的一般表达式为:R# IF A THEN B with CF(B,A),其中,R#表示规则号,IF部分是故障的各种表现(事实),THEN部分是产生这些表现的原因。CF为规则的权值,表示A对结论B的支持程度,取值范围在[0,1]之间。这种表示方法接近人类的思维和会话形式,并易于理解,也能够有效地表达知识。
1.4 知识库的设计
基于故障树的专家系统知识库的建立,实际上就是将故障树模式转换成数据库形式,并从数据表中获得规则。根据对故障树与专家系统的分析,结合Rete匹配原则[8],运用E-R关系数据库模型设计了3张相关联的数据表,即规则参数表(表1)、故障树表(表2)及诊断结论表(表3)。主要以故障现象的编号为关键字进行知识的查询,建立3张数据表之间的联系。
表1中Rule为规则编号,ID为故障编号; Fault故障模式现象,Condition引起故障原因;Active该故障规则是否被执行;Used表示规则被执行的次数。
表2用来存储故障模式,ID表示故障编号编号,Falut为故障现象;Weight 表示权重,Information表示故障的描述;Advice表示维修建议。
表3存储最终提供给用户的故障结论,ID表示最终专家系统给出的故障原因的编号;Causation表示故障结论的具体文字描述;Rule表示连接该故障结论的规则号;Explain存储了对该故障的维修建议。
表1,表2,表3,分别列出了以故障树的树枝为例的知识库的构造过程,知识库在设计上借鉴了Rete匹配算法,主要以ID号作为索引,建立了3个数据库之间的联系。
1.5 推理机的设计
推理机是专家系统的核心,在本系统的知识库的设计中,已将故障树知识转化成了基于规则的专家系统知识,故采用正、反向及混合推理相结合进行故障诊断。具体诊断流程为:先系统初始化,结合电源故障诊断专家的经验,根据故障树结合的重要度、设备重要度及故障紧急程度等因素,确定故障树中各事件的重要度,即权重值;然后通过人机接口获取故障现象并读入,通过检索条件表中的记录是否包含存在故障事实,进行规则匹配,寻找故障原因。如果在诊断时,有多条规则同时匹配成功时(此情况称为冲突),采用权重最大化策略,即规则表中选择权重大的规则;诊断完毕后,给出诊断结论和维修建议。其主程序流程如图3所示[9]。
2 系统开发与实现
2.1 系统开发
本系统采用Viusal Basic 6.0作为软件开发工具,Visual Basic是一种可视化、面向对象和调用事件驱动方式的结构化高级程序设计,功能强大且效率高。VB具有人工智能语言的某些特征,它能进行关系、逻辑运算,有较强的符号处理能力,可以直接访问编辑多类型的数据库,也可直接创建及维护数据库,利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具,使用Windows内部的应用程序接口(API)函数,以及动态链接库(DLL)、动态数据交换(DDE)、开放式数据访问(ODBC)等技术,可以高效、快速地开发出Windows环境下图形界面丰富的应用软件系统。
系统知识库采用Access数据库的形式,分为事实库和规则库,事实库用于存储静态或动态的事实,规则库用于存储静态的规则。推理进行所需的所有事实存放于事实库中,这是一个动态库,它将随着推理的进行不断更新、添加和删除事实。用规则不仅可以表达事实,而且可以附上权重表示对事实的相信程度,这就实现了专家系统中的非精确推理。
对于电源系统大的故障类型,可依据“发电机故障信号灯的亮灭”、“电压表的指示值”、“大功率用电设备工作情况”三条规则来判定,具体判定方法如表4所示。
若飞行状态下,发电机故障信号灯亮、电压表指示低于27伏、大功率用电设备(如电台)不工作,则可判定为发电机供电故障。对于发电机供电系统故障,可用“反流割断器F点电压”这一规则来进一步分类,电压“0伏～5伏”、“28.5伏”和“5伏～10伏”这三条事实分别对应“发电机不发电故障”、“发电机发电不输出故障”、“发电机电压过高(过压保护器动作)”三类故障。目前,知识库中共有44条规则,100余条事实,可实现电源系统常遇故障的分析与判断。
2.2 系统实现
系统用户界面主要由故障诊断、系统知识、系统设备参数、知识库维护等模块组成,故障诊断部分的界面如图4所示。
在故障诊断界面下完成电源系统故障现象描述与匹配、故障诊断、诊断结论与维修建议等功能。当输入故障现象并点击确认后,系统采用模糊匹配查询规则,显示详细的故障描述,用户选择相应的故障后,系统会根据故障代码在知识库内找出具体的诊断方法,根据故障的不同并请用户给出诊断测试的结果后,判断故障所在,用户可根据故障判断进行维修,最后进行检验。
图5以发电机电门接触不良导致的发电机发电不输出故障为例,说明系统诊断推理过程。
3 结 语
以某型飞机电气维修资料作为电源故障诊断的主要知识来源,把故障诊断知识通过故障树的形式直观、明了地显示出来,再转换成计算机能够识别的诊断知识库。通过人机界面与用户交流,采用正、反向和混合推理方式相结合的方法确定最终的故障源,并给出诊断结论和维修建议。该系统诊断结果与故障事实基本相符,提高了飞机电源故障诊断自动化与智能化水平。
该诊断系统也适用于其他机型电源系统,只需建立相应的知识库,即可实现对多种机型电源系统的故障诊断,具有较好的通用性和扩展性。
摘要：为了准确、快速地对飞机电源系统故障进行诊断和排除,在分析某型飞机电源系统的失效模式和故障机理的基础上,建立故障树,采用基于规则的故障树分析技术对故障模型进行分析,引入正向推理和反向推理两种推理机制,研究了基于数据库技术的知识库的构建方法,设计某型飞机电源故障诊断专家系统。结果表明,该故障诊断系统的推理结果符合实际情况,提高了飞机电源系统故障诊断的智能化水平。
关键词：专家系统,电源系统,故障树,故障诊断
参考文献
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设计型专家系统 篇2
关键词：空空导弹；测试系统；VXI总线
在现代科学技术飞速发展的同时，空空导弹数字化程度不断提高，导弹结构越来越复杂，导弹的测试技术也面临新的挑战，空空导弹的地面测试要能够模拟空中发射时序全面检测导弹的性能。地面测试根据导弹的工作程序进行设计，设定不同的飞行任务，由软件控制导弹的工作过程，并对主要的参数进行实时监测，获取需要的被测参数并在测试结束后对导弹的动态参数进行分析。
测试过程中，如果测试系统出现故障或危及产品安全其它故障，可以在保护产品的条件下，随时中断产品测试。
1． 测试系统硬件设计
1.1 硬件组成及工作原理
测试系统设计采用了VXI总线作为测控系统的总线平台，导弹时序控制和遥测数据采集均通过VXI总线系统来完成，测试系统组成如图1所示，包括计算机、VXI系统、主通道目标模拟器、引战目标模拟器、自检单元、接口适配单元、信号调理单元、电源。
图1 测试系统硬件组成示意图
1.1.1 VXI系统
VXI总线作为测试系统的总线平台，它是测控系统的枢纽和中心。VXI总线系统中各器件可以共享电源、时钟、公用机架、冷却系统等硬件资源，减少了设备体积（和GPIB仪器相比减少到1/6）。此外，VXI总线系统牢固抗震、模块插换方便，各种操作均由微机自动控制，对系统操作人员技术要求不高，系统模块化、标准化程度高，因此特别适用于导弹生产厂的测试工作。
1.1.2 通用测试模块
A/D模块主要用于产品测试过程中导弹模拟信号的采集及判断，被检测信号的调理及锁存由信号调理单元完成。矩阵开关模块用于系统状态切换和输入输出重组，以便进行系统自检或不同状态信号的检测。
1.1.3 数字信号收发处理
429数据收发模块主要用来模拟载机给导弹发送飞行任务，接收导弹通过429总线发来的遥测数据，并把遥测数据传给主机进行处理。并行数据接收模块的主要功能是接收导弹传来的多种参数信息，并对接收的信息进行解码处理，将解码后的数据传递给主机。
1.1.4 目标模拟器
目标模拟器由低频控制模块、主动道目标模拟器、引战目标模拟器三部分组成，低频控制模块产生脉冲信号，用于调制多普勒回波信号，并且控制主通道目标模拟器和引战系统目标模拟器工作，根据需要调节输出功率大小。
1.1.5 接口适配单元
接口适配单元主要功能是完成测试系统与产品之间的电气隔离、阻抗匹配、电平转换，提供测试系统内部各单元之间的电气通路及测试系统和产品的供电需求，模拟相关的激励信号，提供部分需要检测信号的处理，建立检测模块和被测数据信号之间的传输通道，通过软件的协调控制，从而保证测试流程的顺利进行。
1.1.6 信号调理单元
设备接收的遥测模拟信号有多路，并且信号的幅度也不相同，由于信号采集模块的输入范围在-11～+11V之间，因此为保证信号采集模块的正常工作，在导弹信号进入A/D采集卡之前，必须将信号进行适当的调理，同时还要保证数据采集系统输入阻抗大于1MΩ，采集精度大于1%的指标要求。
1.1.7 自检单元
将与产品连接的插头连接至自检单元，运行自检程序，测试系统输出供电及送给产品的激励信号，自检单元将供电和激励信号转发给测试系统的遥测接收通道。计算机依据电源和激励信号的合格判据给出自检结果。
2． 系统软件设计
空空导弹测试时模拟空中作战工作时序，首先进行导弹的安全性检查，让后给导弹加电并向导弹加载飞行任务，导弹开始准备，准备好后，导弹输出自检正常信号，测试系统收到自检正常信号后，注入导弹发射信号，导弹进入自主飞行阶段，此时设备对导弹发出的微波探测信号进行调制，产生多普勒回波信号，模拟弹目相对飞行，导弹根据回波信号探测目标并跟踪目标，当到达引战系统作用距离时，启动引战系统炸毁目标，结束测试流程，测试软件流程图如图2所示。
图2测试软件流程图
3． 结束语
该空空导弹测试系统设计采用了标准化、模块化、通用化的原则，通过对部分单元的改造升级即可满足该型导弹改进型的测试，电源采用的是程控电源，通过计算控制机可以调节供电电压。该测试系统在生产线上试用阶段，运行稳定，能够满足该型空空导弹测试需求。
参考文献：
[1] 刘鹏程，杜毅民 导弹总体测试工程化的几个问题 航空兵器，2006（4）
[2] 屠良尧，李海涛 数字信号处理与VXI自动化测试技术 国防工业出版社 2000.6
设计型专家系统 篇3
车发动机进气系统进行改进，并就改进后的实施方案进行分析。
关键词：管路设计 进气 改进
一、前言
YM6972型客车是云马厂在YM660型客车的基础上自行开发、自行生产的产品，这一产品自问世以来，深受广大用户的欢迎。继YM6972基本型后，云马厂又相继开发了YM6972K、YM6972W、YM6972WK、YM6972A、YM6972WA、YM6972KA、YM6972WKA等系列产品。这些产品都是采用杭汽成熟的HZ1110底盘，朝柴6110或玉柴6105发动机，但鉴于发动机罩在车内的整体布置需要，将发动机罩制造得较小，以致空气滤清器在罩内无空间安装，只好移到他处。YM6972型客车刚开始时是将采风口放到前乘客门上部车身顶棚处，然后通过乘客门后侧零件形成矩形管道，将空气从顶棚处引到空气滤清器过滤后进入发动机，由于连接的管道长，管道局部采用变截面设计，导致发动机功率得不到正常发挥。
二、管路结构设计的一般原则
为了减少空气流动的局部阻力的能量损失，在设计各种管路系统时应尽量采取措施减少局部阻力。
1.在设计管路时，整个系统应尽量短，布置管路应尽可能少用弯管、方形管和各种局部阻碍物。
2.必须采用弯管时，应采用较大的曲率半径为宜，即空气管道直径与弯曲半径之比一般大于4，这样能减少流动损失。
3.对过流断面变化流断，宜采用逐渐过渡的方法，逐渐过渡管比突然过渡管的局部阻力小。试验证明，扩张角α＝8°时，局部阻力系数可降低很多，空气在这种扩散管内能高效地将动能转化为压力能。
三、对YM6972原发动机进气道进行分析，并提出改进措施
YM6972原发动机进气管道布置在车身顶棚处，进气采风口在高负压区，进气管零件与顶棚、侧围形成的内表面的截面均为方形面，方形面内有连接零件，这些连接零件成为局部阻碍物。另外，从制造方面讲，有些零件及总成需要样板，制造极为困难，投资较大，而要对这些零件及总成进行安装，涉及工序较多，涉及的施工人员也多，只要有一个工序稍有遗漏，整个管道的质量就不能保证。针对上述问题，笔者作了如下改进：①将原安装在乘客门踏步到右底盘大梁处的空气滤清器改到底盘第一横梁中部。②将采风口从顶棚负压区改到底盘第一横梁的正压区。③将顶棚上的采风罩取消。④将侧围处乘客门后侧进气风管的方形面、变截面管道取消。⑤空气滤清器出气孔到发动机进气支管的连接管采用直径为100mm等圆截面连接。
四、改进前后分析
（一）技术分析
众所周知，发动机需要充足的、清洁的新鲜空气才能很好地工作，也只有如此才能充分体现发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性；吸入多尘埃的空气发动机将损害其可靠性及耐久性，进而损害其动力性及经济性；而吸入发动机的空气量不足，会使发动机工作恶化，燃油消耗增大，动力得不到正常发挥，影响其经济性、动力性，同时也影响其可靠性及耐久性。这就要求在发动机进气管道尽量避免在负压区及扬尘区采气，YM6972型客车原进气道的采风口虽避开了扬尘区，但在高负压区，导致空气采气量不足。而改进后的进气道，发动机采气是在正压区，这就保证了足够的空气量，另外，空气滤清器的采风口在客车的前端是最为清洁的区域，这就使发动机的进气清洁成为可能。由于改进后整个管道系统采用内表面极为光滑的圆形管，直径均为100mm的等截面设计，避免了改前的方形面、变截面和局部阻碍物，弯头采用内表面较光滑的橡胶件——杭汽成品，这样空气进气较改进前更为流畅，流程损失小。另外，由于管道短，适合于发动机各种工况运转。
（二）制造、安装分析
改进前的整个进气管道如前面所述，涉及的零件多，安装涉及面广，工序繁杂；而改进后的空气进气管道牵涉的零件少，安装工位（序）少，工艺简单。
（三）可检查、维护性分析
改进前的整个进气管道在顶棚、侧围、底架上的零件与相关部分焊接形成永久性连接装置，检查和维护均非常不便；而改进后的进气管道不与车身的任何部分连接，整个管道的各个部分都是可拆卸的，所以检查、维护性极好。
（四）经济性分析
改进前零件多，改进后节省零件170件，减少装配工时48小时，按云马厂财务成本核计，单台节约成本1216.00余元。若按云马厂生产客车最少年产210辆计算，全年节约成本25.54万元。
五、结束语
综上所述，改进后的发动机空气进气道在技术上切实可行；经济上成本降低；检查、维护上操作方便；制造、安装上工艺简单（简化工艺方法）。
参考文献：
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设计型专家系统 篇4
现代战争中,雷达对抗的作用越来越突出,随之雷达对抗装备也越来越复杂。结构日趋复杂、性能日趋完善的雷达对抗装备难免发生故障,如果由于操作人员心理紧张、经验不足等原因而导致误判断和误处理,就会使故障扩大,造成更大的损失,因此,利用故障诊断系统对其进行高效、快速的故障诊断,使其保持良好的作战状态和强大的战斗力具有重要意义。对这样复杂的装备进行故障源的充分暴露和故障定位,仅仅依靠维修人员使用传统的方法进行故障诊断和故障排除具有较大的局限性,直接影响维修工作量和维修时间,不能满足现代战争的需要。如果把智能故障诊断与修复技术应用到雷达对抗装备系统中,则无论是平时还是战时武器装备系统出现故障,都可以根据故障的层次性、相关性和综合性采用基于专家系统的故障自动诊断与维修技术,在短时间内提出修复方案,以提高武器系统的生存性和全生命周期,降低武器装备寿命周期费用,提高武器系统的效能。
1系统总体设计
考虑到某型雷达对抗装备的特点、训练和作战的要求,该系统要达到如下要求:在工业控制计算机/PCIS系统的控制下,既可以工作在离线状态,也可以工作在在线状态。当由雷达对抗武器装备运行工作时,自动化故障诊断系统将采用非接触式对各种测试信号和信息流进行动态检测,并对检测到的信息实时分析判断,给出雷达对抗系统的当前状态。一旦出现故障,利用系统强大的软件分析功能,首先判断出故障点,再给出发生故障的可能原因,可以迅速定位到板级。系统硬件组成如图1所示。
软件平台采用OLE、COM等先进技术,通过COM接口搭建功能框架,然后在框架内根据需求添加各种功能模块,包括各种信号处理模块、测试处理模块、仪器配置操作模块、诊断算法处理模块和数据信息管理模块等;各模块的添加具有相对的独立性,通过主框架程序进行数据交换;并且可进一步改进或者添加新的功能模块。软件提供二次开发的接口,采用COM接口的软件设计思想,解决了程序编写和升级的难题,提高系统的可靠性和扩展性,系统软件组成如图2所示。软件体系包括测试诊断执行平台、测试诊断开发平台、用户界面编辑平台、数据信息管理平台及在线帮助等功能模块。测试诊断开发平台完成对被测电路板进行故障诊断和定位,提供自动监测和信息提示功能;测试诊断开发平台提供可视化图形界面环境引导开发人员输入诊断步骤、模拟激励、数据激励、信号类型、测试节电和仪器操作等,以完成测试诊断程序开发任务;用户界面编辑平台生成诊断执行界面的显示内容,完成人机界面的交互设置;数据信息管理平台完成故障电路板型号统计和原器件统计分析和故障趋势分析和预测试功能,实现故障诊断测试、信息分析反馈的融合。
2系统实现关键技术研究
因雷达对抗武器系统功能完善、结构复杂、自动化程度高以及广泛应用集成电路而从整机型向各功能插件板型发展带来的对测试和维修保障产生的测试流程复杂、测试时间长、维修保障困难和维修费用高等问题,因此本系统不仅利用模糊集理论、专家系统、神经网络、故障树和小波分析和时频分析等技术,还结合虚拟仪器技术,来研制结构灵活、诊断任务分解合理、诊断效率较高、推广性较好的智能故障诊断系统。
2.1模糊故障诊断技术
在系统故障诊断过程中,能测到许多信号,通过信号分析得到许多故障征兆,模糊故障诊断是指通过研究故障信号与征兆之间的模糊关系来判断系统运行状态的方法。模糊故障向量识别法是其中的常见方法,其诊断过程分以下3个步骤:
① 建立故障与征兆之间的模糊关系矩阵R,其中的矩阵元素为征兆对原因的隶属度;
② 测试待诊断对象,待检测状态的特征参数,并提取出特征参数向量矩阵X;
③ 求解关系矩阵Y=X×R,得到待测状态的故障向量,再运用一定的判定原则(如最大隶属度原则,阀值原则等)得到诊断结果。
在模糊故障诊断中,实现诊断的关键问题是确定合适的隶属度函数和选择具有代表性的特征值。
2.2专家系统
专家系统故障诊断法是典型的基于知识的方法,它通过获取大量的专家诊断知识,利用专家的推理方法,解决故障诊断领域的问题。专家故障诊断方法可用图3的结构来说明,它由知识库、数据库、学习机、推理机、解释器、上下文、征兆获取和人机交互界面组成。各部分功能如下:
① 知识库用来存放专家的专门知识,通常为规则库和事实库;
② 数据库通常由静态数据库和动态数据库2部分。前者存放相对稳定的参数,后者存放运行过程中的参数;
③ 学习系统即知识获取系统;
④ 推理机根据一定的策略从知识库提取有关的知识,对用户提供的证据进行推理,直到得出合理的结论为止;
⑤ 解释器使专家系统的工作更加透明,易为用户理解;
⑥ 上下文为存放中间结果的地方;
⑦ 征兆获取器使故障征兆能自动识别;
⑧ 人机交互界面是人与专家系统交流的桥梁。
这种传统专家系统故障的特点在于利用专家的领域知识和经验为故障诊断服务。专家系统框架如图3所示。
2.3神经网络技术
由于神经网络具备的大规模并行、分布式存贮和处理、自组织、自适应、容错性和联想记忆功能等信息处理特点,被广泛应用于故障诊断领域。神经网络故障诊断方法的内容包括3个方面:
① 知识表达:它的知识表达与知识获取过程同时进行。即确定神经网络的结构参数、神经元特性和学习算法,诊断对象故障的知识结构,确定网络结构模型,并获得连接权值,用权值表和阀值形成知识库;
② 推理:神经网络的诊断推过程以并行计算方式进行,即征兆输入经过并行计算得到输出的故障类型;
③ 自学习过程:主要是指故障样本的自学习,通过系统的不断学习,可不断提高系统的诊断效率。
2.4故障树
故障树是以系统最不希望发生的事件——顶事件为分析目标。应用逻辑演绎的方法研究造成顶事件发生的各种直接及间接原因;用“逻辑门”将各原因相联系,建立起一个倒立的树状图形;并指出单元故障与系统故障之间的逻辑联系。应用概率统计方法对故障树进行定性分析,可寻求顶事件发生的最小割集(即系统的最薄弱环节);还可由基本事件——底事件的发生概率来定量评价顶事件的发生概率。
2.5虚拟仪器技术
虚拟仪器是一种基于计算机的仪器系统,具有测试、数据传输和分析的功能,也可以与网络或周边设备互联实现系统资源共享,从而节省资源。通过一种以LabWindows/CVI为软件的平台,VXI总线为硬件技术的综合测试系统,其软件采用当前非常流行的虚拟仪器编程软件LabWindows/CVI,在WindowsXP操作系统下编制,编程实现文件记录、文件处理及测试项目选择等功能,其测试功能全部由虚拟仪器仪表实现,既节省了实际仪器仪表,又降低成本。
3结束语
本系统从研究电子对抗装备运行机理、故障征兆等先验知识出发,建立系统硬件模块,对各种测试信号和信息流进行动态检测,通过对检测到的信息进行实时分析判断,给出系统的当前状态,在出现故障时,经过诊断程序的分析判断确定故障位置,并经过一定的人机结合决策,完成故障诊断,并给出预选的维修方案,由此为提升我电子对抗部队战斗力提供了有效的技术保障。
摘要：针对对抗装备结构复杂、自动化程度高以及测试时间长、维修保障困难和维修费用高等问题,利用模糊集理论、专家系统、神经网络、故障树和小波分析等技术,结合虚拟仪器技术,研制了结构灵活、诊断任务分解合理、诊断效率较高、推广性较好的智能故障诊断系统,可以大大降低故障发生率,节约维修成本,缩小维修范围,减少维修工作量,提高设备的可用率,从而减少提前维修的人为差错和早期故障,使维修工作变被动为主动。
关键词：状态监测,故障诊断,专家系统
参考文献
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设计型专家系统 篇5
一、引言
随着地铁建设的不断发展，我国各大城市地铁线路和地铁站数量不断增加，地铁站规模的不断扩大及其内部配套设施也日趋完善，这使得地铁系统的能量消耗不断增加。因此，实现地铁站的节能对整个轨道交通系统的节能工作至关重要。目前，地铁站能耗设备的节能管理方面仍存在许多的缺点与不足，如空调系统部分虽有了集中的控制与调节，但未能根据实际情况而做出更人性化的调节与控制;照明系统部分缺乏智能控制，未能根据实际应用情况做出节能调节;电梯、自动扶梯虽然自身具有一定节能设计，但仍存在着较大的局限性等。针对存在的问题，本文设计一个基于WSN低碳型智能地铁站能量管理系统，以实现对地铁站能耗的集中管理，从而达到有效节能的效果。
二、地铁站能耗情况分析
(一)地铁站能耗分布
地铁系统运营过程中最大的能量消耗包括车载的运行能耗和地铁车站的能耗。据不完全统计，地铁车站能耗是地铁系统的主要能耗构成，大约占地铁系统总能耗50%。随着科技的快速发展，人们的安全意识也在不断增强，地铁车站的能耗呈现着不断增长的趋势。如地铁车站使用了一系列为人身安全而设计的设备和设施，例如安全门、屏蔽门、防火设备等。与此同时，为了旅客乘车的方便，地铁站还设置了相应的信息装置等，这些设备以及设施都在各种程度上增加了地铁站的能耗。
可以看出，地铁站主要的能耗设备包括空调系统、照明系统、电梯及自动扶梯等车站设备。
(二)地铁站能量管理存在的不足
目前，我国在地铁运营中引进了BAS(BuildingAutomationSystem)系统，该系统虽实现了对各设备的一般控制，保证了各耗能设备的正常运行，并在节能方面也起到了一定的作用，但仍存在着明显的不足。首先，该系统缺少一种立足于全局、针对地铁站整体区域内用电设备的综合能耗统计分析以及调度控制的方法。其次，该系统对中央空调系统的节能控制方法是通过增加控制器数量来实现对某一部分的节能控制，这种方法从整个系统的角度看不够全面而且不太合理。例如，地铁站某一时段无人或人较少时，地铁站的设备却仍然是全力开着，这样就算设备的运行效率非常好，此时设备所输出的能量也没有被有效利用，甚至可以说完全浪费。之所以会出现这样的情况，是因为采用的BAS系统并没有考虑到中央空调的各个系统之间是彼此关联的，并非完全独立。也就是说，其节能主要是限制在对局部的优化，而未考虑到输出的能量是否能被有效利用。从一个整体系统的角度看，我们想要达到的是系统整体能量效率的一个最优化。因此，需要一个能够基于全局以及系统观念的节能系统。
此外，对于地铁车站的用电设备，例如照明系统、电梯及自动扶梯系统、自动检售票系统AFC等，目前所采用的均是统一时间打开、统一时间关断的方式。例如，每天早上五点半时特定工作人员便将所有的设备打开，到了晚上十一点半时又统一关断，而在这一整天中不管是人员活动高峰时段还是无人之时，所有这些车站设备均处于时刻运行的状态，这又造成了另一严重的能源浪费。目前我国虽然针对性地采取了一定的节能措施，但都局限在局部的节能，没能够从更大程度、更大范围的角度考虑节能，因此，地铁站的节能工作仍是一项长期任务。
三、能量管理系统的结构及工作原理
(一)系统结构
能量管理系统根据其功能的情况划分为三个子系统:能量的检测与控制子系统、通信网络子系统以及能量管理与调度子系统。
1.能量的检测与控制子系统。该部分由大量传感器节点组成，而这些分布的传感器节点是系统的末梢神经与执行部件，具有各异的检测及控制功能，主要负责检测地铁站能量的实际使用情况，控制车站设备的能量供给。
2.通信网络子系统。由WSN(WirelessSensorNetwork，无线传感器网络)组成。该部分传感器节点具备无线通信功能，能够自组织地形成带有通信功能的无线网络。这些拥有着检测与控制作用的传感器节点自行组织在一起而构成了多个不同区域的监测与控制网络，通过以太网与远端的能量管理服务器相连，组合成为更大的多级通信网络，从而把各个子系统连接起来变成一个整体的神经网络。
3.能量管理与调度子系统。在能量检测的基础上，对能量进行按需的动态分配与优化调度。
(二)系统工作原理
首先，通过能量的检测与控制子系统检测地铁站相关能量参数，比如站厅或站台的照度、温度与湿度，灯具及风机的开关状态，人员的活动情况，其他车站设备应用情况等。采集的数据经通信网络子系统传送到系统的远端能量管理服务器。该服务器具备数据库功能，有着强大的数据分析能力以及数据处理能力，其接收到数据后先存入数据库，通过数据分析与处理获得能量的传输效率、利用效率及能量需求。然后，根据能量效率及能量需求，利用相关能量管理策略从而制定能量调度任务。最后，通过通信网络子系统将相应的能量分配与调度信息传达到各传感器节点，从而对有关设备的用能进行控制。例如车站照明系统及空调系统部分，感知传感器如果感测到有人，这时候节点将进行能量各参数的数据采集，包括采集地铁站(站厅或站台等)的光照度、温度、人的活动情况、风机或者照明设备的开关状态等，随后这些数据通过通信网络传送给服务器。服务器对地铁站(站厅或站台等)光照度与设定照度的差值、温度与设定温度的差值、人员活动频度等进行分析:若当前光照度较设定值低，说明需要加大照明;若当前温度较设定值高，说明需要加大冷气。服务器将根据有关算法获取该区域实际所需要的能量值(如多少冷量)，而后根据实际需求将能量控制命令发布给地铁站(站厅或站台等)的传感器节点，控制打开风机或者照明设备，如需加大冷气，则给冷冻泵下达能量调度信息，增加冷冻泵的冷量输出，实现在能量合理利用并且环境温度适中、舒服的基础上达到一个能量供需的平衡。又如自然光能够满足实际需要时，节点能够调节灯管亮度变低或者是直接关闭照明设备。假如感知传感器感测到无人时，能够自动将风机与照明设备关闭，从而实现节能。
四、系统的硬件组成及软件功能
(一)系统的组成
构建基于无线传感器的地铁站能量管理系统，将地铁站的各个主要用电设备进行无线网络连接，采集及分析用电设备的运行状态，统计出车站设备用电状态及能耗，并给出最优节电方案及实现措施。
ARM(S3C2410A)模块处理人机界面和记录工作。用户可以通过人机界面设定系统所需要的.各种参数，将各个节点采集的数据进行汇集、分析、显示、存储、处理，向上可实现对外部网络的连接，为远程控制的实现提供便利，而向下可与各子系统间进行通信。
CC2538(基于ARMCortexM3的MCU)组建各子系统协调器及控制器节点，是系统的主要组成部分。CC2538实现两部分功能，一是实现ZigBee终端节点功能，将各种类型传感器数据进行采集、存储，并实现对终端设备的控制;二是实现ZigBee网络协调器功能，采集各终端的设备数据，并负责建立基于Zigbee的无线网络连接。
(二)系统的软件功能
1.上位机主要是将子节点采集到的各种信息进行翻译、存储、显示，将控制信息经过处理后，发送到子节点执行，从而实现对整个系统的控制和监测。
2.协调器是整个网络的关键部分，它的主要任务是负责网络的启动、发现在它所及范围里面的终端节点，组织节点，然后逐个为节点分配网络地址。协调器按照命令要求，完成各个终端节点传输的各类数据的接收工作，并对数据进行处理，同时向上位机传输数据。
3.ZigBee终端节点将各种传感器所采集到的各种不同类型的数据发送到协调器节点，ZigBee终端节点一启动便开始进行硬件以及协议栈的初始化，而在协议栈初始化的过程中依照任务的优先等级给所有的任务进行空间的分配。终端节点能够完成网络自动的搜索以及加入网络的功能，在终端节点自动加入网络时，将向协调器节点发出请求绑定的信息，然后等待协调器节点的绑定响应。如果成功，则绑定完成，进而构建起了与协调器之间的通信，并且在绑定成功后，终端节点会定时地将数据发送到协调器。
五、结论
设计型专家系统 篇6
关键词：注塑机；集成块；设计
一、块式集成的结构
块式集成是按典型液压系统的各种基本回路，做成通用化的6面体油路块（集成块），通常其四周除一面安装通向液压执行器（液压缸或液压马达）的管接头外，其余三面安装标准的板式液压阀及少量叠加阀或插装阀，这些液压阀之间的油路联系由油路块内部的通道孔实现，块的上下两面为块间叠积结合面，布有由下向上贯穿通道体的公用压力油孔P、回油孔O（T）、泄漏油孔L及块间连接螺栓孔，多个回路块叠积在一起，通过4只长螺栓固紧后，各块之间的油路联系通过公用油孔来实现。
二、块式集成的特点
可简化设计；设计灵活、更改方便；易于加工、专业化程度高；结构紧凑、装配维护方便；系统运行效率较高块式集成的主要缺点是集成块的孔系设计和加工容易出错，需要一定的设计和制造经验。
三、块式集成液压控制装置的设计
分解液压系统并绘制集成块单元回路图。（1）确定公用油道孔的数目集成块体的公用油道孔，有二孔、三孔、四孔、五孔等多种设计方案，应用较广的为二孔式和三孔式。二孔式在集成块上分别设置压力油孔P和回油孔O各一个，用4个螺栓孔与块组连接螺栓间的环形孔来作为泄漏油通道。二孔式集成块的优点是结构简单，公用通道少，便于布置元件。缺点是：在基块上需将4个螺栓孔相互钻通，所以须堵塞的工艺孔较多，加工麻烦。三孔式 在集成块上分别设置压力油孔P、回油孔O和泄油孔L共3个公用通道三孔式集成块的优点是结构简单，公用油道孔数较少，缺点是因泄漏油孔L要与各元件的泄漏油口相通，故其连通孔道一般细而长，加工较困难，且工艺孔较多。（2）液压元件样板。（3）确定孔道直径及通油孔间的壁厚。（4）中间块外形尺寸的确定。中间块用来安装液压阀，其高度H取决于所安装元件的高度。H通常应大于所安装的液压阀的高度。在确定中间块的长度和宽度尺寸时，在已确定共有油道孔基础上，应首先确定公有油道孔位置应与标准通道块上的孔一致。中间块的长度和宽度尺寸均应大于安放元件的尺寸，以便于设计集成块内的通油孔道时调整元件的位置。（5）布置集成块上的液压元件。液压元件在通道块上的安装位置合理与否，直接影响集成块体内孔道结构的复杂程度、加工工艺性的好坏及压力损失大小。（6）集成块油路的压力损失。集成块组的压力损失，是指贯通全部集成块的进油、回油孔道的压力损失。在孔道布置一定后，压力损失随流量增加而增加。通常，经过一个块的压力损失值约为0.01Mpa。（7）集成块的材料和主要技术要求。制造集成块的材料因液压系统压力高低和主机类型不同而异。通常，对于固定机械，低压系统的集成块，宜选用HT250或球墨铸铁；高压系统的集成块宜选用20钢和35钢锻件。对于有重量限制要求的行走机械等设备的液压系统，其集成块可采用铝合金锻件，但要注意强度计算。集成块的毛坯不得有砂眼、气孔、缩孔和夹层等缺陷，必要时需对其进行探伤检查。毛坯在切削加工前应进行时效处理或退火处理，以消除内应力。集成块各部位的粗糙度要求不同：集成块各表面和安装嵌入式液压阀的孔的粗糙度不大于Ra0.8μm，末端管接头的密封面和O形圈沟槽的粗糙度不大于Ra3.2μm，一般通油孔道的粗糙度不大于
Ra12.5μm。块间结合面不得有明显划痕。
形位公差要求为：块间结合面的平行度公差一般为
0.03μm，其余4个侧面与结合面的垂直度公差为0.1 mm。为了美观，机械加工后的铸铁和钢质集成块表面可镀锌。
四、本设计中SZ-250型注塑机液压系统的集成块系统图
某型交流变流机测试系统的设计 篇7
交流变流机测试系统是基于PXI总线[1], 计算机控制、高精度、高速度的测试设备。集数据采集、波形收录、数据分析记录、报表输出等于一体的自动化测试系统。可同时测量并显示电压、电流、波形等, 并能够模拟供电测试环境, 对电源稳态参数及瞬态波形进行捕获。能将测试数据自动形成报表、自动存储且可查阅, 并以Excel格式进行测试记录输出, 方便保存、打印。
该系统软件平台为Labview[2], 通过进行稳态测试, 对交流供电系统进行正常工作及非正常工作状态下特性进行模拟, 如模拟供电电源的波动等多种工作状态, 来考核受测电源对供电环境的适应性和可靠性。系统可模拟直流电源的负载特性, 如模拟阻性负载阶跃响应等以考核受测电源带不同特性负载的能力。测试中, 系统对受测电源输入、输出端口的电气性能进行实时跟踪检测, 并且实时进行数据处理和波形分析, 记录分析结果。提供专业、直观的数据处理系统, 更好的完成测试。
1总体设计
1.1交流变流机测试
交流变流机测试工作流程:K1、KM1、KA17闭合, 其它断开。交流变流机测试主回路接通。
1.2系统自检
系统自检工作流程:K1、KM1、KA17、KM2闭合。对变流机输入、输出回路采集通道、仪表及主要设备进行自检。
1.3外接负载测试
外接负载测试工作流程:内部负载调节至零, 闭合K1、KM1、KM2, 其它断开。此时, 使用外部负载进行测试。
2系统硬件
系统硬件框图如图2所示, 主要设备功能如下:
2.1工业级计算机系统
主要由计算机及其外设包括显示器、鼠标键盘, 及内部多功能卡等组成。作为系统控制核心, 完成各个测试项目的过程控制, 过程参数的实时检测。数据分析、数据库管理等功能。
2.2直流、稳压电源
提供变流机输入供电, 通过计算机模拟量输出, 经过电源控制板, 控制电源输出电压, 模拟测试所需的各种供电电压。
2.3可调负载
三相交流阻性负载[3], 额定线电压40 V, 频率1 000 Hz, 额定功率410 W;按1、2、5、10、20、50、100、200 W分级, 在0～410 W的范围内可以排列组合, 负载组成如下:1 W, 1 600 Ω×3;2 W, (800 Ω×3) ×2;5 W, 320 Ω×3;10 W, 160 Ω×3;20 W, (80.0 Ω×3) ×2;50 W, 32.0 Ω×3;100 W, 16.0 Ω×3;200 W, 8.0 Ω×3。
2.4继电器板
继电器板提供主回路控制节点。
2.5电源控制板
电源控制板控制直流稳压电源输出参数。
2.6仪表、传感器单元
仪表、传感器单元完成采集信号的转换、调理以满足适合A/D采集, 参数采集显示等。
3测试项目方法及计算
系统各测试项目的方法及计算如下所述:
3.1电源调整率测试
电源调整率测试定义:100%*max (U0-U1, U2-U0) /U0;U0额定27 V输入时的输出电压;U1 24 V输入时的输出电压;U2 32 V输入时的输出电压。电源调整率测试规程:受测电源空载时, 调整其输入电压大小分别为U0、U1和U2, 记录受测电源输出的电压在各种况下的大小;并计算电压调整率。
3.2负载调整率测试
负载调整率测试定义:100%*max (U0-U1, U2-U0) /U0。U0各路负载为额定的50%时的输出电压;U1各路负载为额定的100%时的输出电压;U2各路负载为空载时的输出电压。
负载调整率测试规程:受测电源输入电压为额定27 V时, 调整其负载大小分别为空载、50%额定负载和额定负载, 记录受测电源输出的电压在各种况下的大小;并计算负载调整率。
3.3负载阶跃响应
负载阶跃响应测试规程:受测电源工作在额定输入状态下, 突然从空载, 按照一定的梯度突加负载, 等待输出稳定后, 记录负载变化前后的稳态电压、电流等参数, 计算电压降, 求出最大电压波动量。
3.4电压不平衡度
电压不平衡度定义:△U=max[|UA-UB|, |UA-UC|, |UC-UB|];三相交流稳态电压:UA, UB, UC;电压不平衡度△U。
电压不平衡度测试规程:不考虑不平衡负载, 受测电源在额定状态、平衡负载下测试三相电压值。
3.5电压调制幅度
电压调制幅度定义:UTg=max[max UAi-min UAi, max UBi-min UBi, max UCi-min UCi]。
测试规程:受测电源在额定状态, 检测采样时间取最接近1S整数周波所对应的时间, 计算各相电压每半周波均方根值, 提取最大值与最小值:max UAi, min UAi;max UBi min UBi;maxUCi, min UCi。
3.6正弦波失真度
正弦波失真度定义:交流畸变与基波分量方均根之比, 交流畸变指交流波形除基波以外的方均根。
3.7其他参数
输出功率因数; (不考虑感性负载) ;输出总功率, 效率;输出频率;输出电压相序检测。
4系统软件
4.1结构
软件结构如图3所示:
4.2各界面设计
4.2.1 系统登陆设计
点击桌面快捷方式“交流变流机检测设备”, 将弹出系统登录界面。用户选择ID, 输入相应的密码, 点击登录按钮, 用户信息验证通过后将进入软件主界面。
4.2.2 主界面设计
经过启动, 软件进入监控系统主界面, 如图4所示。另外, 点击选项卡“监控界面”可进入该界面。监控界面主要功能为测试系统数据显示和手动控制。监控参数包括:变流机输入电压、电流、功率, 变流机输出电压、电流、功率、功率因素, 输入输出电压, 电流波形。监控界面中还提供手动操作接口。控制负载大小, 输入电源电压, 输入输出接通, 内外部负载选择。点击选项卡“自动测试”, 进入自动测试界面。点击“测试规程”, “测试项目”, “测试报表”进行界面的切换。本界面提供系统自诊断功能。点击“开始检测”按钮, 系统进行自诊断。可进行系统中输入电压电流表, 输出综合电量表, 数据采集通道, 电源控制等的自动故障判断。判断结果显示于故障自诊断记录的表格中。
4.2.3 自动测试设计
自动测试界面中的测试规程、测试项目设置正确、待测设备连接正确后点击系统进行产品的自动测试, 并记录测试数据。可通过自动测试界面中的测试报表查看测试数据, 也可通过监控界面中的相关显示仪表观察实际的参数变化。
4.2.4 用户管理设计
快捷工具栏的按键 , 将弹出用户设置对话框, 用户根据权限不同可分为管理员和测试员。管理员可以注册新用户或修改、删除已有的测试员用户;测试员只能修改自身密码。
4.2.5 通道校验设计
点击快捷工具栏按键 , 弹出密码验证对话框, 输入正确用户名和密码后, 点击“确认”系统将进入“AD通道校验”界面。在进行比例系数校验之前, 应准确填入通道内实际输入值 (有效值) , 否则校验所得比例系数不准确。在校验完毕后, 一定要点击数据保存按钮, 否则校验所得新数据不会被保存并应用。只有管理员才具有此权限, 若无测量精度问题, 请勿进行此操作。
4.2.6 保存报表设计
点击快捷工具栏按键 , 可将测试报表中的数据以EXCEL的格式保存于“E:测试报表交流变流机”和“F:测试报表交流变流机”两个文件夹下。文件名称格式为“产品编号”+“时间”+“用户名称”。
4.2.7 记录查询设计
点击快捷工具栏按键 , 弹出文件选择对话框, 可选择相应的测试记录文件查看或打印。
4.2.8 在线帮助设计
点击快捷工具栏按键 , 将弹出系统“在线帮助”对话框。该窗口为监测软件提供在线帮助, 其中包含软件界面的基本操作及注意事项, 点击相关主题可进入查看详细内容, 点击返回将返回上界面。
5调试
(1) 系统启动:接通系统供电, 启动机柜系统总开关按钮, 系统机柜上电。27 V直流源、显示器、测控箱、工控机自动打开;
(2) 系统接线:将被测设备连接到测控箱面板上的航空插头上;
(3) 启动测试软件:双击桌面上的“交流变流机测试”图标, 进入测试界面。选择“监控界面选项卡“用户自定义测试界面, 进行输入电压参数配置, 及接通、关断控制;各路负载大小配置, 及接通、断开控制。选择“自动测试”选项卡, 自动化配置测试界面, 用户可以根据需要输入相应的测试条件, 选择相应的测试项目进行测试, 测试完成后系统自动记录测试结果。
(4) 测试完毕后, 点击“退出系统”按钮退出软件测试系统;
(5) 关闭工控机后, 按系统总开关, 断开系统供电;
(6) 拆掉连线, 恢复系统初始状态。
6结束语
本文设计的交流变流机测试系统完成某型航空变流机的测试。系统硬件充分考虑了测量过程的可靠性、实时性与安全性, 系统软件充分考虑了算法设计的规范性、人机交互界面的友好性, 经过使用完全满足实际需要。
参考文献
[1]柳爱利, 周绍磊.自动测试技术[M].北京:电子工业出版社, 2007.
[2]陈锡辉, 张银鸿.LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通[M].北京:清华大学出版社, 2007.
设计型专家系统 篇8
串联型混合动力公交客车多能源系统各部件参数设计原则:要在满足汽车动力性能要求的前提下,从降低整车燃油消耗和排放,并减少发动机、发电机、电动机和动力电池组的重量及成本等方面综合确定。表1为动力系统设计的初始参数。
1. 发动机功率的确定
串联型混合动力公交客车的发动机功率可根据满足汽车最高车速的行驶要求所确定。按满足汽车最高车速75km/h的行驶要求计算发动机功率,即
式中,eP为发动机功率,kW;um为最高车速,km/h;g为重力加速度,m/s2。计算得发动机功率eP=114 kW。最终确定某款柴油发动机,功率为117 kW,图2为该发动机的万有特性图。
根据发动机万有特性图可作出最低油耗曲线,发动机将被控制在该曲线上一个较最低油耗区域工作,此时发动机可被控制的最大功率eP_ctl为107kw(1700rpm,600N.m)。
3. 发电机特性的确定
发电机输入功率一般应能传递发动机最大功率,本设计方案将发电机的额定输入功率取为能传递发动机被控制运行的最大功率
为可靠起见,取Pg_in=110kW。
发电机在恒转矩区应能传递发动机的最大转矩,根据发动机万有特性图,发动机最大转矩为600N.m,因此发电机额定转矩为
为可靠起见,取Tg_in=575N.m
发电机最高转速应满足发动机的实际最高转速。
发电机的额定输出功率为
圆整为gP-out=100kW
因发电机与发动机同轴布置并联合工作,故发电机的最高效率的转速区要与发动机的相同,尤其在(1300～1700)rpm的常用转速区。
4. 电动机特性和减速器速比的确定
本设计中主减速器速比是已确定的,因此减速齿轮的速比大小应能满足汽车的最高车速要求
式中nnmax为电动机的最大转速,r/min。
为了将减速比设计得大一点以减少电动机峰值转矩,因而可相应减少电动机电流,故最好选用高速电动机,但目前国内的永磁无刷直流电动机在高转速区的恒功率控制比较难,且高速轴承价格较高,因此取电动机连续运行时的最大转速nmmax=5000rpm,因此取ig=1.927。
电动机扩大恒功率区系数(电动机最高转速与额定转速之比)一般在2.5～5范围内,本设计取为2.5,因此电动机连续运行时的额定转速为
电动机连续运行的额定功率应能满足汽车最高车速行驶要求,即
计算得Pmr=79kW,为了能使汽车在一般的沥青或混凝路面上也具有较高的行驶车速,取
计算得Tmr=405N.m
电动机短时间运行的峰值功率应满足短时间运行的最大爬坡度和加速性能要求。
短时间运行的最大爬坡度要求所需要的电动机峰值转矩为
计算得Tmmax=1265N.m
汽车原地起步加速到ua的加速时间t如式(10)、(11)。
当ua≤umr时,
当ua>umr时,
式中,umr为电动机短时间运行的基速nmmr所对应的车速,km/h。
电动机短时间运行的基速选为nmmr=944rpm,因此电动机的峰值功率为
将nmmr、Pmmax值代入式(10)、(11),经编程计算得到0～50 km/h的加速时间t=20.7s,满足加速要求。
5. 蓄电池组参数的确定
5.1 蓄电池峰值功率
蓄电池的峰值功率应满足加速性能要求和短时间最大爬坡的要求。混合动力汽车加速时可以采用以下两种方式:(1)按汽车纯电驱动运行的加速来确定蓄电池的峰值功率,此时发动机关闭,因此蓄电池峰值功率比较大。(2)按发动机-发电机和蓄电池同时向电动机供电的方法实现加速,这样确定蓄电池峰值功率比较小。本设计中的混合动力公交客车为可外接充电式,即插电式混合动力公交客车。考虑到插电式混合动力公交客车的蓄电池容量比普通的混合动力公交客车大,一次加速(如0-50km/h)过程使蓄电池的荷电状态SOC下降较少,且为了避免在汽车起步加速时开启发动机,使发动机处于油耗和排放都较差的动态运行工况,因此原地起步加速时不启动发动机,而采用蓄电池-电动机的纯电驱动运行来加速,则蓄电池放电模式下的输出功率按电动机峰值功率计算
将该输出功率与附件电驱动系统所消耗的功率相加,得蓄电池需要的峰值功率165kW。
5.3 蓄电池容量
考虑到可利用夜间电网对蓄电池组充电,由于夜间电力价格便宜,因此如果将蓄电池组容量设计得大些,可以降低汽车运行的实际能量消耗费用,大大提高了汽车的经济性。但蓄电池组容量过大会导致蓄电池组重量过大,成本增加过多。最终确定了某款锂离子动力电池,标称容量为Q=100A.h,总电压E=516.8v。蓄电池SOC由100%降低到30%为止,汽车满载按30km/h匀速行驶的纯电机行驶里程为
计算得纯电机行驶里程43km。
串联型混合动力公交客车多能源动力系统各部件的设计参数见表3。
6. 结论
本文对串联型混合动力公交客车动力系统的设计依据及方法进行了分析,结合实际设计过程中的经验,将串联型混合动力公交客车当前存在的瓶颈归纳如下:
1)车用发电机产品不成熟。通过与多家电机厂家沟通,现有的发电机产品多用于静态环境,抗震性差,且噪音大,体积大,质量重,并不适合用于汽车;
2)整车空间结构布置比较紧张。与传统车相比较,串联式混合动力客车增加了两个功率较大的电机和一组大容量的动力电池,对于后驱的公交客车,后悬需放置发动机、发电机、电动机以及减速器,而这些受到后悬尺寸的限制,使得后悬空间布置紧张;
3)整车重量增加较多,且成本较高。由于需要两个大功率的电机以及大容量的动力电池组使得串联型混合动力客车重量增加较多,大大降低了客车的载客能力。成本上来看,电池组的价格居高不下,而串联型混合动力客车又对电池组容量要求较高,所以造成整车成本偏高。
参考文献
[1]余志生.汽车理论[M].第三版.北京:机械工业出版社,2004.
设计型专家系统 篇9
关键词：测试系统,电源系统,剩余功率,应急供电
引言
为了从试飞飞机上取得可靠的数据, 飞行试验前必须在飞机上加装测试设备, 而飞行试验的成败关键, 在于测试方案的制定, 在改装的这个环节上, 落实测试系统供电方案, 为测试系统科学合理地利用机上电源, 就显得尤为重要。在各个型号飞机的试飞中, 如果测试电源系统设计的不合理, 测试系统出现故障的可能就非常大, 有时会造成对飞机电源系统的损坏, 甚至造成灾难性后果。
文章就某型飞机飞行试验机载测试系统的供电需求进行了分析, 并根据飞机电源系统供电特点, 设计一套合理可行、安全可靠的测试系统供电方案。
1机载测试系统供电需求分析
1.1机载测试系统电源以及用电功率需求
某型机飞行试验机载测试系统所需电源为直流28V, 系统总用电功率为2.1KW, 即75A。
1.2飞行科目对供电方案的需求
1.2.1测试系统供电方案应不影响飞机供电系统, 保证飞行安全。保证飞行安全是测试供电系统的根本要求。为确保飞机用电安全, 在测试供电系统与飞机电源系统之间应该采取隔离保护措施。
1.2.2测试系统供电方案应具有自动断电功能。在保证飞行安全的前提下, 测试系统供电方案应具有自动断电功能。当飞机发电机发生故障时, 测试系统应具有自动断电功能。
1.2.3特殊科目情况下测试系统供电方案应具有应急供电能力。在某些风险科目试飞中, 有空中停车的可能性, 为取得发动机停车后的重要数据, 要求测试系统记录发电机断电后一段时间内的飞行数据。在这种情况下, 测试系统的供电方案应具有应急供电能力, 当飞机发电机发生故障时, 测试系统转换为应急供电, 只为重要测试设备供电, 自动切断非重要测试设备的用电。
2某型飞机电源系统概况
2.1飞机电源系统简介
飞机电源系统主要是为飞机各用电设备提供和分配合适的电源, 按照飞机不同状态和用电设备的需要对电源分配进行必要的控制。飞机电源系统主要由发电机、蓄电瓶、电源变换器、控制保护装置和状态显示装置等组成。
2.2某型飞机电源系统概况
某型飞机电源系统由交流电源系统和直流电源系统组成, 其中交流电源系统由主交流电源系统、辅助交流电源系统和交流电源系统组成;直流电源系统由主直流电源系统和应急直流电源系统组成。
主交流电源系统由两台45KVA交流发电机为中心组成, APU辅助交流电源系统由一台30KVA交流发电机为中心组成, 交流地面电源系统由交流地面电源插座及外电源监控器等组成。
主直流电源系统由两台300ATRU、主接触器、汇流条连接接触器、重要汇流条接触器等组成。应急直流电源系统由一台15Ah蓄电池、控制器、蓄电池接触器等组成。
通过查阅相关飞机说明书, 以上两种主电源的剩余容量充足, 均能满足测试系统2.1KW的用电需求。
3测试系统供电总体设计方案
3.1机载测试系统供电方案分析
3.1.1机载测试系统供电方案。根据上述某型飞机电源系统的情况, 两种主电源的剩余容量充足, 均可以为测试系统提供电源, 因此测试系统引取飞机电源有以下两种方案可供选择:
方案一:从飞机的主交流电源系统引取飞机三相115V电源, 然后通过电源转换装置 (变压整流器) 将三相115V电源转换成直流28V电源, 供机载测试系统使用。原理图见图1。
方案二:从飞机的主直流电源系统引取直流28V电源, 加装电源保护装置, 供机载测试系统使用。原理图见图2。
3.1.2两种方案分析。从以上两种方案的原理框图可以看出, 方案一环节较多, 不仅需要从飞机上引取两种电源 (即主交流电源和直流电源) , 而且还需要在测试改装时加装电源转换装置, 才能满足机载测试系统用电需求。同时在具体的线路设计时需要考虑两种电源的保护控制, 需要相对较多的控制保护元器件, 因此环节越多故障率自然增加, 可靠性页随之降低。
方案二从飞机的主直流电源引电可以直接供给机载测试系统, 不需要增加电源转换装置, 只需要考虑直流电源的保护控制, 需要相对较少的控制保护元器件, 因此环节越少故障率自然降低, 可靠性页就随之提高。
综上所述, 从可靠性以及成本两方面考虑, 选择方案二作为最终终方案。
3.2测试系统自动断电和应急供电设计方案
在目前许多综合试飞中, 由于试飞风险大, 又特别需要应急情况况下的飞行数据, 因此当飞机电源系统故障时, 测试系统应转换成应应急供电, 只为重要测试设备供电, 并且能够自动切除次重要测试设设备的用电, 此时机载测试系统的应急电源由测试应急蓄电池提供供。一般选用45Ah银锌蓄电池。
4测试系统供电详细设计方案
4.1机载测试系统引取飞机电源方案
飞机的主直流电源由两台TRU供电, 分别为TRU1汇流条和TTRRU2汇流条供电, 两台TRU互为备份, TRU1汇流条和TRU2汇流条条设置在直流控制盒, 由汇流条连接接触器控制汇流条的自动接通与与断开。
测试系统用电量为75A, 属于大用电量的测试系统, 改装时从飞飞机直流控制盒TRU1汇流条和TRU2汇流条各引取一路28V电源源, 每一路为40A, 合计80A, 可以满足测试系统使用。
4.2机载测试系统配电设计
由于测试系统引取飞机电源为两路28VDC, 为方便电源的控制测测试系统配电设置两个汇流条, 分别为正常汇流条和应急汇流条, 测测试正常汇流条给非重要测试设备供电, 测试应急汇流条重要测试设设备供电。
汇流条下设保护开关给控制各个设备的供电, 保护开关具有过载载保护能力。
4.3机载测试系统电源转换控制系统设计
飞机正常供电时, 测试正常汇流条、测试应急汇流条均正常供电电;飞机单台TRU故障或双台TRU故障时, 测试正常汇流条断电, 测测试应急汇流条转换为测试应急蓄电池供电。测试应急蓄电池为重要要测试设备提供应急电源。
为保证飞机单台TRU故障或双台TRU故障时, 测试系统能够自自动断电, 从机上引取“TRU状态信号”作为测试系统供电的控制信号号。该TRU状态信号特性为:“接地”表示TRU故障, 停止供电;“开路路”表示TRU正常供电。
采用隔离二极管对机上TRU状态信号进行隔离, 确保测试系统统不影响飞机信号的正常工作。
机载测试系统供电方案原理图见图3。
4.4机载测试系统供电与飞机电源系统的隔离保护措施
(1) 根据机载测试系统总用电量选择合适的总电路保护装置, 直直流电源选配GB型惯性熔断器; (2) 根据各个测试设备消耗功率合合理配电, 选用合适的分路保护装置、控制装置及合适的航空导线; ( (33) 电路保护装置的容量应与导线的载流量相匹配, 以防止在短路过载状态下导线损坏造成事故, 危及飞机安全; (4) 电路保护装置的容量应能防止电路断开装置 (继电器、开关) 损坏; (5) 通过对测试供电汇流条的保护使故障隔离, 以防止故障影响飞机设备供电; (6) 测试供电系统配电时各保护装置之间应协调, 选择电路保护装置的容量应尽可能小, 既起到保护作用又不致因环境温度高和电流冲击而造成供电中断; (7) 飞机和测试应急蓄电瓶的供电采用二极管相互隔离。
5结束语
V型滤池自动控制系统的设计研究 篇10
V型滤池以其高效的处理能力在水处理系统的初级处理中得到了广泛的应用, 自控系统良好的设计、安装、调试是系统发挥其高效率的保障。
V型滤池配套设备包括进水闸门、出水阀、反洗水冲阀、气冲阀、排水阀、液位计, 以及公用设备鼓风机、反冲泵等。某公司共4座滤池, 自控系统应能够使4座滤池协调完成恒水位过滤、自动反冲洗及数字量模拟量信号的采集上传等任务。
该工程采用德国西门子公司的S7-412系列PLC完成设备控制、信号采集、通讯等功能。
1 自控系统硬件配置
滤池自控系统结构如图1所示。
根据现场情况, 提出3种系统配置方案。
1.1 方案1
车间主站CPU采用CPU412-1, 4个滤池分别设置智能Profibus-DP从站, 控制器采用CPU412-2DP, 触摸屏为KTP1000 basic dp, 主站和4个子站采用Profibus-DP总线连接, 主站通过光纤以太网和控制室PC机通讯, 子站触屏通过MPI方式和子站CPU通讯。各子站控制本池设备, 主站控制公用设备。
1.2 方案2
车间主站CPU采用CPU412-1, 机柜内设置以太网交换机。4个滤池分别通过ET200M设置一个分布式标准I/O站, I/O站均通过Profibus-DP现场总线、接口模块IM153-1和主站CPU的DP口通讯, 触摸屏选用KTP1000 basic dp, 现场触摸屏均通过DP总线和主站CPU通讯, 控制室PC机通过以太网交换机和主站CPU通讯。各分布式I/O站连接本池设备, 主站I/O模块控制公用设备。
1.3 方案3
车间主站CPU选用CPU412-2PN、机柜内设置以太网交换机。4个滤池分别通过ET200M设置一个分布式I/O站, 接口模块采用IM153-4PN, I/O站均通过PROFINET现场总线、IM153-4PN和主站CPU通讯, 触摸屏选用KTP1000 PN, 控制室PC机、现场触屏和4个分布式I/O从站均通过以太网交换机和主站CPU通讯。各分布式I/O站连接本池设备, 主站I/O模块连接控制公用设备。
2 系统硬件配置方案选择
2.1 方案1的优、缺点分析
方案1灵活性最强、可扩展性最高, 4个滤池的控制器均为CPU412-2DP, 在系统内组态为智能远程I/O站。
此方案优点:
(1) 每个站均为相对独立的系统, 在主站PLC故障时可切换至本地运行方式以独立完成本站的设备控制, 维持生产不间断。
(2) I/O站与主站采用Profibus-DP通讯连接, 组态简单方便。
(3) Profibus通讯速度快、可靠性高、实时性能好。
缺点:
(1) 硬件成本高。每个I/O站均采用S7-400系列CPU、开关量、模拟量模块, 其价格较高, 性价比相对较低。
(2) I/O站触摸屏采用MPI方式和子站CPU通讯, 触屏只能采集本站CPU数据或主站通过DP通讯传到本站CPU的数据, 触摸屏采集、显示数据的灵活性受到限制。
2.2 方案2的优、缺点分析
方案2在4个滤池的现场通过ET200M设置4个标准远程I/O站, 通过接口模块IM153-1和主站CPU的DP口通讯。
此方案优点:
(1) 通过IM153-1可以下挂S7-300全系列模块, 在发挥S7-400系列CPU高性能的前提下, 降低了系统硬件成本, 组成了一套性价比很高的系统。
(2) 组态时step7同对主站主机架一样自动对标准DP从站分配输入输出地址, 无需为主从站之间的通讯另外组态, 主站CPU对DP从站的I/O模块直接访问, 不会额外增加编程工作量, 系统设计、调试、维护简洁、方便。
(3) Profibus通讯速度快、可靠性高、实时性能好。
缺点:
(1) 4个滤池的操作台共用一个CPU, 当CPU故障时将导致系统瘫痪, 因此系统的可靠性降低。
(2) 触摸屏通过DP总线只能对主站CPU进行读写, 不能直接读写其他协同车间控制系统CPU参数, 因此系统的灵活性降低。
2.3 方案3的优、缺点分析
方案3在4个滤池的现场通过ET200M设置4个标准远程I/O站, 通过接口模块IM153-4PN和主站CPU的PN口通讯。
此方案除具有方案2的前2点优点外, 还具有以下优点:
(1) 触摸屏通过Profinet总线能方便地实现对主站CPU和其他协同车间控制系统的CPU进行读写, 系统采集数据的灵活性明显提高。
(2) 发挥了西门子Profinet网络“一网到底”的优势, 便于网络的安装、调试和维护。
(3) 可以使用IE/PB链接器将现有的Profibus设备无缝地集成在Profinet中, 有效地保护现有投资。
(4) Profibus通讯实时性能好, 传输数据量大, 通讯速度更快。
此方案的缺点:4个滤池的操作台共用一个CPU, CPU故障时将导致系统瘫痪, 因此系统的可靠性降低。
综上所述, 方案3具有高性能、高性价比的优势, 系统设计、安装、调试、维护具有简洁、方便等特点, 因此, 决定选用方案3。但系统共用一个CPU而可靠性有所降低, 若对系统可靠性有特别高的要求, 可通过主站CPU冗余的方式解决。
3 软件设计
滤池过滤及反冲洗程序流程如图2所示。
3.1 恒水位过滤运行的程序设计
滤池的恒水位运行是水处理自动化、无人值守运行必备的重要条件之一, 也是自动化调试的重点、难点。
在工程中, 恒水位运行是根据水位的变化调整出水阀的开度的闭环控制工程, 选择在OB35中使用PID功能块FB41来实现。OB35的循环周期为100ms, 满足水位闭环控制的时间要求。FB41中的比例系数、积分时间、微分时间等参数需要在调试中根据运行效果反复调整, 液位计数据的稳定性及气动阀气压的波动等都会影响PID控制的效果。
在工程的PID控制中, 出水阀的开度是随着水位的升高而增大的, 故FB41中的比例系数应取负值, 否则会出现已达高液位而出水阀未能开启的现象。操作中可以使用step7提供的“PID参数赋值”功能中的曲线显示来帮助判断PID控制的效果。
工程实践中可能影响PID控制的效果的因素有:
(1) 工业现场电磁环境复杂, 强烈的电磁干扰可能使液位计输出异常波动, 导致PID控制输出与实际不符。
(2) 水处理工艺中大量使用气动阀, 在远离气源的地方, 气压有明显降低, 使得阀门动作速度下降, 导致相同配置的成套设施, PID调整效果不同。
3.2 滤池及公用设备的排队程序设计
工程实践中, 可能多个滤池同时发出申请冲洗的信号, 或一个滤池正在冲洗过程中有其他滤池发出申请冲洗信号, 这是程序设计中必须解决的问题。
解决思路 (以滤池总数为4为例) :设置4个16位寄存器依次为1、2、3、4号冲洗队列移位寄存器, 当某个滤池发出申请冲洗信号, 系统允许该池进入冲洗队列, 即将该池编号写入第4号移位寄存器, 当第3号移位寄存器为0时, 将4号寄存器内的值写入3号寄存器, 同时4号寄存器置0;以此类推, 直到滤池编号写入1号移位寄存器, 程序判断1号寄存器不为0且公用设备均在待机状态即向该池发出允许冲洗信号, 该池即进入自动反冲洗流程;冲洗结束将1号冲洗队列移位寄存器置零。
实践证明, 按该思路编写的程序成功实现了4个滤池有条不紊地进行过滤、反冲洗的整个流程, 为生产车间的无人值守打下了基础。
3.3 工控机组态软件的选择
常用的组态软件有i FIX、Win CC、组态王等。组态王自带对S7400系列PLC的以太网驱动, 实现通讯简单方便, 但功能及使用便捷性不及国外软件。
该工程采用i FIX配套S7A驱动软件实现PC机和PLC的以太网通讯。
4 系统可靠性、稳定性设计
4.1 软件方面
西门子PLC系统具有很强的自诊断、保护功能, 当系统检测到模块故障、机架故障、通讯故障、时间错误、I/O访问错误等信息时, CPU将进入相关的错误处理程序, 如果这些程序未编程, CPU将由RUN模式改变为STOP模式。实践中, 在程序中加入了OB80、OB82、OB86、OB85、OB121、OB122等组织块, 有效避免了生产过程中PLC意外停机的情况。
PLC在数字量的输入、输出环节采取了光电隔离、触点防抖等措施, 具有很高的抗干扰性能, 但模拟量的输入、输出却容易受到工业现场复杂电磁环境的干扰, 使模拟量测量值失真、溢出, 甚至出现损坏模块的现象。因此, 除了在硬件方面采取措施外, 软件也应采取措施提高系统抗干扰能力, 如:
(1) 正确设置模拟量输入模块的积分时间。对于积分式A/D转换器, 积分时间越长, 精度越高, 但快速性越差。实践中可根据现场情况改变积分时间以获得最佳的抗干扰效果, 积分时间设为20ms, 对50Hz的电磁干扰有很强的抑制作用, 考虑到工程实践中大量的干扰为工频信号, 因此设定积分时间为20ms。运行中采集到的模拟量测量值稳定、无剧烈跳变。
(2) 对模拟量测量值进行滤波处理。西门子的部分模拟量模块能够对A/D转换值进行数字滤波, 即对A/D转换后的模拟量值求平均值。实践中应注意滤波的等级越高, 模拟量值越稳定, 但测量的实时性、快速性越低。对于不支持数字滤波的模拟量模块, 可以利用工控机组态软件进行数字滤波, 如在i FIX的数据库中设置等。
4.2 硬件方面
从硬件方面提高系统抗干扰能力的措施有:
(1) 采用CPU冗余。大型的系统如果只有一个CPU, 发生故障时会导致整个系统瘫痪, 可能造成严重的损失。CPU冗余则极大地提高了系统的可靠性。S7-400H系统有2个CPU、2个电源模块、2个IM153接口模块等, 根据需要可以配置更多的冗余部件。冗余系统为热备用模式, 系统正常时2单位均正常运行, 主站故障时系统将无扰动地自动切换到备用站继续执行用户程序, 保证生产正常进行。
CPU冗余在提高系统可靠性的同时也增加了成本, 因此应根据自身需求决定是否配置CPU冗余。考虑到S7-400系列CPU具有很高的可靠性, 即使系统故障崩溃也不至于造成重大损失, 因此, 此工程未采用CPU冗余。
(2) 做好系统的等电位连接。自控系统为弱电系统, 系统的等电位连接是提高抗干扰性能的重要措施。实践中应根据需要将模拟量输入模块的测量电路参考点、信号回路负端与CPU的M端做等电位连接。
(3) 模拟信号的传输电缆应选用屏蔽电缆, 电缆的屏蔽层应两端接地, 但当电缆两端存在电位差时两端接地会特别引入干扰, 故此时应单端接地。
(4) 确保系统有良好的接地, 接地极的接地电阻应不超过1Ω。
5 结语
某型飞机燃油系统故障的排除 篇11
关键词：燃油系统；喷油；失火
一、飞机燃油系统排故方案的制定
在具体分析了后机身上的冒油部位及可能造成的危害后，现场人员共同协商，在采取最大安全保护措施情况下，有必要开车让故障现象复现，否则故障无法立即排除，措施如下：①开车前擦净全机积油，尤其是发动机舱内的积油。②增加消防员、警戒员人手，并使他们处于高度警戒状态；③让试车员按即定的试车程序开车：先起动右发，并长时间处于慢车状态吹除积油，在发现没有漏油后，继续推油门到N1=70%-80%，后收油门到慢车，然后以同样方法处置左发，如果发现还没有漏油，双发继续加大油门。④检验人员试车前后认真观察并记载各油箱油面数据。
二、燃油系统喷油故障的复现
地面人员先将机身油箱安全活门口盖打开，将安全活门拆下，放出增压管路中的燃油，并顶前轮架机使机身前高后低，让增压管路中的燃油尽可能放尽，飞机停放10分钟后，当飞机U形燃油增压通气管放水口不冒油后，重新恢复飞机并擦净后机身可达部位的外溅残余燃油，以防止试车时失火。
为了进一步判断故障，决定试车让故障现象复现，试车员先起动右发，保持在慢车状态下，结果发现U形燃油增压通气管放水口有少量余油冒出，在此现象消失1分钟估计余油吹除后，我们通知试车员推油门N1=70%-80%，1分钟后放水口仍没有油冒出，通知试车员右发收油门于慢车、起动左发，左发起动成功后，放水口还没有油冒出，决定让试车员双发推油门N1=70%-80%，结果发现飞机在52框燃油系统机身油箱安全活门处、燃油系统机身油箱增压速压口处、燃油系统机身油箱增压U形管放水口处大量喷油，我们立即命令试车员停车。停车后，机务人员立即打开机翼副油箱口盖放气、拆下机身油箱安全活门放油，使油喷停止。试车员反映试车时消耗组满油灯未亮，检验人员通过观察各油箱油面数据，发现机身油箱各油面数据正常并没有太大变化，机翼副油箱油面下降，机身副油箱油面没有变化。这表明喷油现象与机翼副油箱及副油箱增压值大小（增压值大小与左右发动机状态有关）有关。
三、故障的分析与排除
初步分析：该型号飞机在52框燃油系统机身油箱安全活门处、燃油系统机身油箱增压速压口处、燃油系统机身油箱增压U形管放水口处大量冒油，直接原因是因为飞机增压管路中串入了大量的高压油。正常情况下，在机翼副油箱输油时，左右机翼加油电磁活门在关闭位置，加输油总管上Φ62燃油电动开关处于打开位置，加输油总管上薄膜活门处于打开位置，机翼副油箱内的燃油在0.098±0.0029MPa增壓压力下，进入机身消耗组油箱中，并受满油信号控制；机翼油箱加油通气活门在主供油泵情况下已关闭。故障状态情况下，机翼副油箱中燃油可以通过下列三种形式进入机身油箱增压管路中：①压力加油管路与加输油总管相连的单向活门关不严时，机翼副油箱内的燃油在0.098±0.0029MPa增压压力下，进入机身各组油箱中，并受各组油箱满油浮子活门控制（满油时，控制满油控制活门关闭），简称“故障1”；②机翼加油管路上机翼加油电磁活门关不严，压力加油管路与加输油总管相连的单向活门关不严时，机翼副油箱内的燃油在0.098±0.0029MPa增压压力下，进入机翼各组油箱中，并经过机翼后组油箱增压管、机翼油箱泄压活门、机翼油箱增压活门进入与机身油箱通气管中（飞机后部，靠近50框），简称“故障2”；③机翼油箱输油管路上单向活门关不严，同样产生如“故障2”现象，简称“故障3”。
对比分析：故障1产生的条件有“单向活门关不严”及“满油控制活门失控”这两个，这种情况根本不可能，因为只要压力加油时满油控制良好，燃油就不会进入机身油箱增压通气管路中；而故障2与故障3现象模式是一个。在故障3中，机翼油箱输油管路上单向活门是板状单向活门，不易发生故障，而且即使发生故障，也需要分解机翼蒙皮才能更换故障件，排除起来很困难，首先考虑故障2，即机翼加油管路上左右机翼加油电磁活门有一个或两个关不严，都会导致上述故障现象。
排查机翼加油电磁活门好坏，牵涉拆装机翼加油电磁活门工作量特别大而且困难，所以我们必须锁定哪个机翼加油电磁活门故障，才可以进行下一步拆除机翼加油电磁活门工作。根据燃油系统原理，如果将压力加油控制盒中的加输油开关置于“输油”位置后，将左右机翼副油箱电插头拔下，三个副油箱加输油活门因为副油箱都有油处于打开位置，如果此时将副油箱口盖打开后，发动机开车：机身油箱压力与机翼油箱压力一致，左右机翼中不好的机翼加油电磁活门会因关不严而将该侧机翼油箱中燃油，输入位势较低的机身副油箱中及流阻较小的该侧机翼副油箱中。地面再次按上述开车过程开车后发现：右侧机翼副油箱油面上升，机身副油箱向外串油，这说明机翼油箱右侧机翼加油电磁活门或单向活门故障。综合考虑，应该拆下右侧机翼加油电磁活门。在通过拆下右侧机翼加油电磁活门后，在其入口处加注燃油试验，发现其漏油、不密封，考虑到
RDK-29是电磁活门，只有压力加油是才打开，故右侧机翼加油电磁活门为故障件。
通过测量故障件右侧机翼加油电磁活门内部电路参数，其各指标正常说明故障件是机械卡滞引起的故障，而引起机械卡滞的直接原因是因为该飞机转场时由于飞机应急刹车系统刹车活门漏气导致飞机左右机轮刹死爆胎滑行时，长时间引起飞机翼根抖动，进而造成右侧机翼加油电磁活门机械卡滞而关不严，机翼副油箱内的燃油在0.098±0.0029MPa的增压压力下，进入机翼各组油箱中，并经过机翼后组油箱增压管、机翼油箱泄压活门、机翼油箱增压活门进入与机身油箱通气管中，因飞机当时有很大的姿态角（前高后低），所以燃油迅速进入机身油箱通气管中的U形通气管中，造成飞机在52框燃油系统机身油箱安全活门处、燃油系统机身油箱增压速压口处、燃油系统机身油箱增压U形管放水口处大量喷油的故障现象。此故障与飞机系统其它部位没有必然联系。
设计型专家系统 篇12
目前试卷的组卷方式普遍采用任课教师预先组好每一份试卷, 考试时再随机抽取任一份试卷的方式或采用市面上的数据库随机组卷系统的方式进行组卷, 前者随机性不高, 而数据库类型的随机组卷系统在建立试卷库时录入量大, 给建立试卷库带来了很大的难度。
“文本型试卷库随机组卷系统”能够避免以上两种组卷方式的缺点, 只要将已上交的WORD文档类型的试卷库转换为文本文档, 就能实现试卷库的随机组卷工作, 不需要再做设置, 也不需要录入, 从而大大地减轻了教务人员或教师的试题录入工作量。该系统的缺点是只适用于能将WORD文档并顺利转换为文本文档的试卷库, 对于有数学公式的试卷库不适用。
(一) 文本型试卷随机组卷系统试卷库的组库规则
目前, 高校任课教师上交的试卷库一般都为WORD文档, 如果需要使用本系统来随成生成考试试卷, 必须按照下列规则来构建试卷库, 系统才能顺利稳定地运行。
1. 试卷中每大类型题目的标号必须为“一、二、三、四、…” (如“一、填空题, 二、选择题.....”) 设置, 否则不能正确工作。试卷库最多能设置十大类型的题目, 如果超过十个类型的题目量, 则十大类型题以后的题目系统不作组卷操作;如果试卷库的题目类型确实超过十大类, 则可将十大类型后面的题目放在另一个WORD文档中, 组卷时分别组卷, 然后将组出的两份试卷合并即可。
2. 每大类型题目的每小题的标号必须如“1、2、……999.”设置, 每大类型题目最多能设置999小题, 否则不能正确工作。
3. 如果小题内还有分标题, 则分标题的标号可以设置为 (1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) …或Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ…或⑴、⑵、⑶、⑷…或A、B、C、D…或1) 、2) 、3) 、4) …。
4. 每小题的排列可以换行, 也可以包含有空行, 系统都能正确分辨。
(二) 文本型试卷随机组卷系统的实现
考虑到系统的通用性, 系统应包含试卷库试题类型分析、试题抽取和试卷组卷三部分。界面设计应包括输入将要生成试卷的试卷名称, 试卷库路径选择、试卷文件输出路径选择、试题抽取和试卷组卷五个部分。
1. 抽题随机性的实现
随机性是该系统的灵魂, 只有实现对每大题的所有小题抽取的随机均等抽取的机会, 才能真正体现系统的优越性。目前在编程过程中产生随机数, 最常用的方法是使用随机函数, 但该函数是根据数学迭代的方式产生, 虽然能随机产生各不相同的随机数, 但分布仍然太集中, 所以本系统采用由系统时钟的方法产生随机数, 这样每大题内所有小题都会最大限度地获得均等随机抽取的机会, 保证了系统的随机性。实现核心代码为:
其中DO循环的功能是过滤掉已经选取过的题目被重新选择的情况。
2. 试卷库题型及题量分析
试卷库中包含了题目类型和每类型的题目数量, 组卷的目的就是能从每个类型的题目中抽取一定数量的题目。为此, 系统必须先分析试卷库, 确定试卷库中所包含的题目类型及每类型题的小题数量和每类型题目在文档中的位置, 为产生随机题目和试题抽取提供依据。实现核心代码为:
3. 试题抽取
试卷库的构成比较复杂。首先, 试卷库主要由题目类型和各小题组成, 小题中又包含有小标题, 每小题有可能包含多行文字, 也可能包含有空行。如何区分每小题的读取完整并过滤掉有可能出现的空行, 是本系统的难点和关键点。为此, 完整读取选取的每小题并过滤掉空行的核心代码为:
4. 试卷组卷
主要是把试题抽取中的变量值写入WORD文档, 从而生成完整的试卷, 具体实现为:
(三) 结束语
文本型试卷随机组卷系统的研究成功, 解决了高校广大教师试卷库组卷的难题, 简便易用的操作, 使每位教师都能方便利用该系统进行随机组卷, 从而能更全面、更客观地含量学生所掌握的知识。
参考文献
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