Автоматизация процессов диагностики неисправностей и прогноза остаточного ресурса узлов автомобилей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.16, кандидат технических наук Исаид Муханнад Джамиль Махмуд

• Исаид Муханнад Джамиль Махмуд
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Исаид Муханнад Джамиль Махмуд

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Обзор работ по автоматизации поиска неисправностей

узлов автомобиля и постановка задач исследования

1.1. Методы диагностики неисправностей узлов автомобиля и прогнозирования величин остаточного ресурса

1.2. Возможности экспертной системы (ЭС) для автоматизации процесса диагностики

1.3. Подходы к решению задач диагностики

1.4. Постановка задач исследования

Глава 2. База знаний экспертной системы для поиска неисправностей и прогноза остаточного ресурса узлов

автомобиля

2.1. Модель представления знаний ЭС для диагностики неисправностей автомобиля

2.2. Модель для прогнозирования остаточного ресурса узлов автомобиля

2.3. Описание компонент ЭС

2.4. Алгоритм работы ЭС

Выводы по главе 2

Глава 3. Реализация экспертной системы

3.1. Структура информационного обеспечения ЭС

3.2. Структура программного обеспечения ЭС

3.3. Описание работы ЭС

Выводы по главе 3

Заключение

Список литературы

Приложение 1. Примеры деревьев диагностики

Приложение 2. Экранные формы экспертной системы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация процессов диагностики неисправностей и прогноза остаточного ресурса узлов автомобилей»

ВВЕДЕНИЕ

Применение новых информационных технологий при решении задач автомобильного транспорта является одним из существенных этапов ускорения научно-технического прогресса. Главной характеристикой современного этапа информатизации является внедрение вычислительной техники нового поколения (персональных компьютеров) и соответствующего программного обеспечения. В частности, обеспечение безопасности движения автомобиля и сохранение экологически чистой окружающей среды являются двумя важными требованиями, предъявляемыми к автомобилю. Чтобы удовлетворить этим требованиям необходимо содержать автомобиль в исправном техническом состоянии. Для этого необходимо проводить диагностику неисправностей узлов автомобиля. Однако, проведение диагностики по известным методикам даже с помощью диагностических средств (приборов) требует значительных материальных средств и специалистов высокой квалификации, а прогнозирование известными способами практически невозможно. Таким образом, актуальными являются задачи автоматизации как процесса диагностики неисправностей узлов (систем) автомобиля с последующей выдачей соответствующего заключения, так и прогнозирования остаточного ресурса отдельных узлов автомобиля и их сопряжений.

Целью диссертационной работы является автоматизация процессов диагностики неисправностей и прогноза остаточных ресурсов узлов автомобиля в виде построения экспертной системы, позволяющей: -проводить диагностику неисправностей узлов автомобиля; -определить способы устранения неисправностей;

-вырабатывать рекомендации по техническому обслуживанию и ремонту неисправных узлов автомобиля;

-прогнозировать остаточный ресурс некоторых узлов автомобиля. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1.Исследовать процесс диагностики неисправностей узлов автомобиля и выделить основные процедуры этого процесса.

2.Сформировать базу знаний для поиска неисправностей узлов автомобиля.

3.Для прогнозирования остаточного ресурса разработать алгоритм экспресс-определения остаточной долговечности отдельных сопряжений с учетом известных закономерностей процесса естественного изнашивания поверхностей деталей типовых сопряжений автомобильной техники.

4.Реализовать экспертную систему (ЭС) в виде программы на ПЭВМ.

5.Проверить правильность работы ЭС на примерах.

Основными методами исследования, применяемыми для решения поставленных задач являются:

-методы искусственного интеллекта, в частности методы построения экспертных систем;

-математическая логика; -методы математического моделирования; -методы прогнозирования ресурса машин и конструкций. Научной новизной в диссертационной работе обладают следующие результаты:

1.Модель представления знаний экспертной системы на основе семантической сети (семантическое дерево), отличающаяся от известных расширением семантики типов вершин.

2.Модель для прогнозирования остаточного ресурса узлов автомобиля, позволяющая в отличие от известных моделей определять остаточную долговечность.

На основе предложенных модели базы знаний ЭС и модели для определения остаточного ресурса узлов автомобиля реализована ЭС в виде программно-информационного комплекса для ПЭВМ. Разработавшая ЭС может использоваться для диагностики неисправностей узлов автомобиля а также для прогноза остаточного ресурса (пробега) узлов автомобиля. Разработанная ЭС может применяться:

-на станциях технического обслуживания и ремонта автомобилей, -при обучении студентов следующим дисциплинам: •автоматизированные банки данных и банки знаний; •методы искусственного интеллекта; •техническая эксплуатация и ремонт автомобилей.

Заключение диссертации по теме «Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (по отраслям наук)», Исаид Муханнад Джамиль Махмуд

Основные результаты и выводы диссертации заключаются в следующем:

1 .Разработана модель представления знаний в виде семантического дерева, на основе которой можно реализовать экспертную систему поиска неисправностей узлов автомобиля.

2.Предложена модель прогнозирования остаточного ресурса узлов автомобиля, с помощью которой можно определить долговечность сопряжений деталей и оценивать величину остаточного ресурса.

3.На основе предложенных моделей разработано информационное обеспечение, которое состоит из баз данных для обеспечения процессов диагностики и прогнозирования.

4. Предложены алгоритмы работы ЭС диагностики и прогнозирования. ЭС выполняет следующие функции:

-диагностика и поиск неисправностей узлов автомобиля;

-прогнозирование остаточных ресурсов узлов автомобиля;

-ведение БЗ ЭС.

5.ЭС реализована в виде комплекса программ для ПЭВМ. Правильность работы ЭС проверена на тестовых примерах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Исаид Муханнад Джамиль Махмуд, 1998 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автомобили ВАЗ-2108, 2109. Устройство и ремонт /Вершигора

B.А., Игнатов А.П., Новокшёнов и др.-М.: Транспорт, 1992.-240 с.

^ 2. Алексеев Е.Ф., Стефанюк ВЛ. Экспертные системы - состояние и перспективы //Изв. АН СССР .Сер. Техническая кибернетика. -1984.-№5 -

C. 153-167.

V 3. Антропов Б.С. Автоматизированный поиск неисправностей агрегатов автомобиля //Автомобильная промышленность.-1997.-№5.-С. 2528.

4. Авдонькин Ф.Н. Значение диагностики в прогнозировании затрат на поддержание работоспособности агрегатов //Пути совершенствования технической эксплуатации и ремонта машин АТК: Тез. докл. науч.-практ. Семин. -Владимир, 1995.-С.11.

5. Бандриевский М.И., Левитан В.А. Что полезно узнать водителю легкового автомобиля. -М., 1990.-С. 53.

>/ 6. Баранов В., Антропов Б. Автоматизация поиска неисправностей агрегатов автомобиля //Автомобильный транспорт. -1997. -№1.-С. 21-23.

7. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. -М.: Машиностроение, 1984.-312 с.

8. Борисов А.Н., Вилюмс Э.Р., Сукир Л.Я. Диалоговые системы принтие решений на базе мини-ЭВМ: Информационное, математическое и программное обеспечение. -Рига: Зинатне, 1986.-195 с.

9. Вахламов В.К. Автомобили ВАЗ: Учеб. пособие для учащихся ПТУ.-М.: Транспорт,1991.-193 с.

10. Вершигора В.А., Игнатов А.П. Переднеприводные автомобили ВАЗ.-М.: Транспорт, 1989. -334 с.

^ 11. Выявление экспертных знаний /О.И.Ларичев, А.И.Мечетов, Е.И.Мошкович, Е.М.Фуремс; Отв.ред. С.В.Емельянов; АН СССР. ВНИИ систем, исслед. М,; Наука, 1989,-127 с,

12. Гаврилова Т.А., Червинская K.P. Извлечение и структурированиезнаний для ЭС.-М.: Радио и связь, 1992.-199 с.

13. Гвишиани Д., Герши Р., Глиньски Б. Управление крупным производственно-хозяйственным комплексом.: Экономика, 1980 -232 с.

14. Глазнов Л.П., Смирнов А.Н. Проектирование технических систем диагностирования.-Л.: Энергоатомиздат, 1982. -168 с.

15. Говорущенко Н.Я. Диагностика технического состояния автомобилей.-М. Транспорт, 1970.-256 с.

v 16. Граф ИГ, Гессель М. Схемы поиска неисправностей /Пер. с нем. Л.Г.Флейштана; под ред. Д.А.Поспелова. -ML: Энергоатомиздат, 1989.-143с.

17. Григорьев М.А.,Пономарёв H.H. Износ и долговечность автомобильных двигателей.-М.: Машиностроение,! 976.-248 с.

19. Спенс P. Clipper: Руководство по программированию. Версия 5.01 /Пер. с англ. -Мн.: Тивали, Мир науки, 1994. - 480 с.

20. Диагностирование машин-автоматов и промышленных роботов/[Отв. ред. Е.Г.Нахапетян, Е.А.Цуханова].-М. :Наука,1883.-151с.

21. Диагностирование на графмоделях : на примерах авиационной и автомобильной техники / [Осис Я.Я., Гельфандбейн Я.Д., Марквич З.П., Новожилова Н.В.].-М.: Транспорт, 1991. -243 с.

22. Диагностические СВЧ системы в прочностном эксперименте / [Гагин С.В., ИльясоваЕ.Я., Седых А.Л. и др.].-М.: Радиосвязь, 1995.-179са.

23. Дунаев А.П. Организация диагностирования при обслуживания автомобилей М.: Транспорт, 1987.-207 с.

^ 24. Исмаилов Ш.Ю., Шкодиров В.П., Скворцов A.B. Автоматизированная система двухуровневого контроля и диагностики технического состояния // Приборы и системы управления, -1995. -№8,-С.32-34.

25. Искусственный интеллект: Справочник: В Зкн, Кн. 1. Системы общения и ЭС / Под ред. Э.В. Попова. -М.: Радио и связь, 1990.-460 с.

26.Исследование средств ЭС реального времени для контроля и диагностики неисправностей промышленной установки / Zhou Jianrong // Xinxi yu Kongezhi.= Inf. And Contrt.-1994.-23, №1. -C.53-58.

27. Казначаев В.И. Диагностика неисправностей цифровых автоматов. -М.: Сов. радио, 1975. -78 с.

28. Копылов В.А. Построение автоматизированных информационно-поисковых систем. - М.: Энергия, 1974. -145с.

29. Криницкий H.A. и др. Автоматизированные информационные системы /H.A. Кринищий, Г.А. Миронов, Г.Д. Фролов; Под ред. A.A. Дородницына.- М.: Наука, 1982,- 381с.

30. Кузнецов Е.С. Управление технической эксплуатацией автомобилей. -2-е изд., перераб. и доп. -М.: Транспорт, 1990.-272 с.

\/ 31. Левин Р.И., Дранг Д., Эдельсон Б. Практическое введение в технологию искусственного интеллекта и экспертных систем с иллюстрациями на Бейсике: Пер. с англ. -М,: Финансы и ста тистика,1990.-239 с.

32. Любарский Ю.А. Интеллектуальные информационные системы. -М.: Наука,1990.-227 с.

33. Маковский В.А., Похлебаев В.И. Базы знаний (экспертные системы). -М.: Издательство стандартов, 1993.-35 с.

34. Малышев Н.Г., Берштейн Л.С. Нечёткие модели для экспертных систем в САПР. -М. :Энергоатомиздат, 1991.-134с.

35. Методы и средства технической диагностики: Сб. матер. IX Меж вуз. Школы-семинара. Методы и средства технической диагностики: -Ивано-Франковск: Обполиграфиздат, 1990,

Кн. 1. -1990. -95 с.

Кн. 2. -1990. -89 с.

36. Моделирование и разработка информационных систем: Сб. науч. трудов. -Ташкент, 1983. -80 с.

"У 38. Нейлер К. Как построить свою экспертную систему. -М.: Энергоатомиздат, 1991. -286 с.

39. Нильсон Н. Принципы искусственного интеллекта: Пер. с англ. -Радио и связь, 1985. -376 с.

40. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечёткой исходной информации. -М: Наука, 1981. -206 с.

41. Основы экономического и социального прогнозирования. Вып. 2. /Под ред. В.Н.Мосина, Д.М.Крука. -М.: ЦБНТИ Минавтотранса РСФСР, 1985. -40 с.

42. Пат. 5253184 США, МКИ5 GOG F 11/00. Система отслеживания неисправностей характеристик /Kleinschitz Donald. /./ Автоматики и вычислительная техника: PSK. -1995. -1А288П.

43. Пат. 5307446 США, МКИ5 GOGF 15/00. Система сбора знаний / Araki: Dai, Kojima Shoichi, kk Toshiba // Автоматика и вычислительная техника: РЖ,- 1995. -7В496П.

44. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта /Министерство автомобильного транспорта РСФСР. -М.: Транспорт, 1988. -78 с.

J 45. Попов Э.В. Диалоговые системы и интерактивная графика. Экспертные системы. Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ // Известия АН СССР. Сер. Техническая кибернетика. -1987. -№5. -С.5-17.

v7 46. Попов Э.В. Экспертные системы : Решение неформализованные задач в диалоге с ЭВМ. -М.: Наука, 1987. -283 с.

ч/ 47. Попов Э.В. Экспертные системы - состояние, проблемы, перспективы //изв. АН СССР. Сер. Техническая кибернетика. -1989. -№5. -С.143-164.

48.Представление и использование знаний: Пер. с яп. /Под ред. X. Уено, М. Исидзука. - М.: Мир, 1989. - 200 с.

49.Проблемы прогнозирования и оптимизации работы транспорта. М.: Наука, 1982.-328с.

50. Раевский М.А., Обметица В.П. Справочник по обслуживанию и ремонту автомобилей ВАЗ; Оборудование и инструмент, -М,; 1991, -478 с,

51. Редко В.Н., Басароб И.А. Базы данных и информационные системы. -М.: Знание, 1987. -32 с.

52. Роговцев В.Л. и др. Устройство и эксплуатация транспортных средств: Учебник водителя / Роговцев В.Л., Лузанков А,Г., Олдфильд В.Д. -М.: Транспорт, 1989. -432 с.

53. Сафаров С.И. Реализация многоуровневых диагностических моделей с использованием языка программирования ПРОЛОГ //Алгоритм и техническое обеспечение автоматизированных систем обработки информации и управления / МАИ. - М., 1993. -С. 14-23.

54. Таунсенд К., Фохт Д. Проектирование и программная реализацияэкспертных систем на персональных ЭВМ / Пер. с англ. В.А. Кондратенко, C.B. Трубицына.. -М.: Финансы и статистика, 1990. -318 с.

v/55. Теория выбора и принятия решения: Учеб. пособие / И.М. Макаров, Т.М. Виноградская, А.А.Рубчинский, В.П. Соколов.М.: Наука, 1982.-328 с.

\J 56. Теория прогнозирования и принятия решений / Под ред. С.А. Саркисяна . -М.: Высшая школа, 1977. -352 с.

57. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов / Е.С. Кузнецов, В.П. Воронов, А.П. Болотин и др.; Под ред. Е.С. Кузнецова. -3-е изд., Перераб, и доп.-М,; Транспорт, 1991,- 413 с,

58. Технические средства диагностирования :Справочник /Под общ. ред. В.В. Клюева. -М: Машиностроение, 1989. -671 с.

59. Техническое обслуживание, ремонт и хранение автотранспортных средств: Учебник: В 3 кн. Кн. 1.Теоретические основы. Технология / Канарчук В.Е., Лудченко A.A., Крутиков И.П., Луйк И.А.-Киев: Высш. шк., 1991. -395 с.

I/ , 60. Тюлпа В.Г., Немков В.А., Дюковский Е.В. Экспертная система диагностики автомобилей КаМАЗ на центролизованном специалзированном предприятии // Пути совершенств, техн. эксплуат. ремонта машин АТК: Тез. докл. -Владимир, 1995. -С.60-62. ч/ 61. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. -М.: Мир, 1989. -75 с.

62. Фролов А.Б. Модели и методы технической диагностики. -М.: Знание, 1990. -47 с.

63. Шестопеалов К.С., Демиховский С.Ф. Легковые автомобили. -М.: ДОСААФ, 1989. -302 с.

64. Шумик С.В.,Савич Е.Л., Вепринцев Н.В. Диагностирование и устранение неисправностей легковых автомобилей. -Минск: Беларусь, 1987. -175 с.

^ 65. Экспертные системы -М.: Знание, 1990. -48 с.

"•У 66. Экспертные системы в технике: Ретроспективный указатель мировой литературы / Сост. Гайнетдинова О.Р.; АТУ. -Л., 1991. -106 с.

J 67. Экспертные системы. Принципы работы и примеры.: Пер. с англ. Брукинг А., Джонс П. Кокс Ф. и др.; Под ред. Фореайта. -М.: Радио и связь, 1987. -220 с.

^ 69. Экспертные системы, принципы работы и примеры /Под ред. Форйдта. Р-М.: Мир, 1989. -481 с.

vy/ 70. Экспертные системы: состояние и перспективы: Сб. науч. тр. /Отв. ред. Д.А. Поспелов; АН СССР. Ин-т пробл. передачи информ. -М,: Наука, 1989. -150 с.

71.Юрковский И.М. Пособие водителю автомобиля. -М.: ДОСААФ, 1984. -11 с.

72.Янч Э. Прогнозирование научно-технического прогресса. -М.: Прогресс, 1970. -300 с.

73.ЭС с упреждающей диагностикой неисправностей для систем управления вентиляционным оборудованием НУ АС / Takahashi Atsushi, Itoh Tamio, Shibata Katsuhiko, Shmizo Akihiro // Kuki chowa eisei Kogaku.= J. Soc. Heat., Air-Cond. And Sanit. Eng. Jap. - 1992. -66, № 12. - C. 923-932.

74.A multi-level expert system for repair applicaicitons: [Pap.] Meet Appl. Artif. Intell.6, Orlando, Fla, 4-6 Apr., 1988. Cinque L.,Crispoldi M.,Fontana F.,Leviaidi S. //Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng.-1988.-937-C.677-685.

75.Davis James F. A task-oriented framework for diagnostic and design expert systems.// Found Comput. Aided Process. Oper.:Proc. 1st Conf., Park City, Utah, July 5-10,1987. -Austin (Tex.),1987. -C.695-700.

76.Flexible sensors boast automotive quality // Des. News. -1995. -50, №3. -C.35.

77.Ghafoor Arif, Kershaw Robert S. A design methodology for expert systems for diagnostic and repair // 8th Annu. Int. Phoenix Conf. Comput. and Commun., Scotssdale, Ariz., March 22-24, 1989: Conf. Proc.- Washington, (D.C.), 1989. - C.550-554.

78 Greenbeng Serge,Yakhno Tatyana. DPGEN: The shell for building of diagnostic expert system /Восток-Запад. Междунар.конф. "Взаимодействие

человека с компьютером", Москва, 3-7 авт., 1993: Докл. Т.З. -М.Д993.-С. 129-132.

79.Huang D. A microcomputer diagnostic system for diesel engine failures. // Qiche jishu=Automob. Technolog. -1994. -N2.- C.53-57.

80.Kramer Mark A./ Expert system for process fault diagnosis:a general framework// Found Comput. Aided Process Oper.: Proc.lst Int. Conf., Park City, Utah,July 5-10,1987,- Austin (Tex.), 1987,- C.557-587.

81.Service manual for automobiles // Techno Jap. -1995r. -28, № 9.-C 84.

82.Wagner John R. Failure mode testing tool set for automotive electronic controllers Набор тестирующих средств для режимов неисправностей автомобильных электронных контролеров // IEEE Trans. Veh. Technol. -1994. -43, № 1. -С. 156-163.

83.Wagner Steven M.,Shaw Wade N,,Jr./ Expert systems and Computer Aided:a productiv merger. // IEEE Eng. Manag. Conf. "Eng. Leadership 90's (from AI to JZ)", Dayton, Ohio, Oct. 24-26,1988. -New York, 1988. -C.78-84.

84.Yin Ligin. A model expert system for machine failure diagnosis (MED). //Prok.Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. -1987. -786. -C. 154-159.