復(fù)雜系統(tǒng)的故障診斷及容錯(cuò)控制研究.pdf

1、本文主要研究了基于多智能體系統(tǒng)方法對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和容錯(cuò)控制的問(wèn)題。首先，提出了采用多智能體系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分析、Gaia建模和故障診斷的方法；在具體的決策樹故障診斷方法研究中，又提出了一種改進(jìn)的二元決策圖方法用于數(shù)字系統(tǒng)的多故障診斷；在多智能體系統(tǒng)的交互方式研究中，提出了基于本體的多智能體知識(shí)共享和協(xié)作方法用于建立飛機(jī)舵面故障診斷的知識(shí)庫(kù)；最后結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊建模的方法提出了基于多智能體系統(tǒng)的多故障容錯(cuò)方法，并用F-16飛機(jī)

2、的舵面組合故障診斷與容錯(cuò)控制的仿真實(shí)例對(duì)以上各方法進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，本文提出的方法不但可以保證故障診斷系統(tǒng)的可靠性，還可以提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性與實(shí)時(shí)性。全文主要內(nèi)容如下：
　　 在基于多智能體系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng)建模與故障診斷方法研究中，采用了Gaia方法對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模，根據(jù)功能分析構(gòu)建了故障診斷智能體的角色模型和交互模型，同時(shí)對(duì)該智能體的行為及各智能體之間進(jìn)行交互協(xié)作的算法進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并針對(duì)某型飛機(jī)的舵面故障數(shù)據(jù)，根據(jù)各常用

3、專家模型的置信度排序確定了可將決策樹和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)做為具體的故障識(shí)別方法，最后分析了采用多智能體方法進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)故障診斷的功能和特點(diǎn)。
　　 在具體的決策樹故障診斷方法研究中，為了克服傳統(tǒng)故障樹分析法需要事先確定底事件順序的局限性，本文首先通過(guò)在構(gòu)件連接法的規(guī)則中加入了兩項(xiàng)新規(guī)則，從而保證了由故障樹轉(zhuǎn)化的合成二元決策圖(BDD)具有唯一的結(jié)構(gòu)；接下來(lái)提出了割集的哈夫曼碼與結(jié)構(gòu)重要度的概念，這樣在搜索故障源時(shí)，只要通過(guò)比較具有相同哈夫

4、曼碼長(zhǎng)度的割集概率即可確定需要檢測(cè)故障源的排序，而無(wú)需計(jì)算出所有割集的概率大小。該方法適用于具有獨(dú)立底事件，且其故障模式可表示為故障樹形式的數(shù)字系統(tǒng)的多故障診斷。由于不需要簡(jiǎn)化最終的合成BDD和確定故障的最小割集，因此這種方法比傳統(tǒng)的故障樹診斷方法具有更高的效率，并且更適合于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。
　　 在多智能體系統(tǒng)的交互方式研究中，針對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)故障診斷知識(shí)庫(kù)獲取與推理的問(wèn)題，從系統(tǒng)工程的角度分析了飛機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性，將飛機(jī)族的概念引

5、入到飛機(jī)的本體建模中，并以舵面故障診斷過(guò)程為研究對(duì)象，用Protégé建立了飛機(jī)本體的領(lǐng)域知識(shí)模型，將單故障和組合故障的診斷知識(shí)列為本體中的SWRL規(guī)則，再通過(guò)JESS推理出的新知識(shí)得到診斷結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了用本體來(lái)選擇修復(fù)方案的過(guò)程。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的本體建模以及故障診斷方案的準(zhǔn)確選擇，并可通過(guò)增加新的診斷知識(shí)來(lái)完善故障診斷知識(shí)庫(kù)。
　　 在多智能體系統(tǒng)容錯(cuò)控制的研究中，提出了容錯(cuò)多智能體系統(tǒng)(FATMAS)的相關(guān)概念和在FA

6、TMAS中實(shí)現(xiàn)多故障容錯(cuò)的各類函數(shù)定義。通過(guò)調(diào)用不同函數(shù)可對(duì)系統(tǒng)中的多故障進(jìn)行檢測(cè)，并可通過(guò)復(fù)制非關(guān)鍵智能體的任務(wù)使系統(tǒng)從多故障中恢復(fù)運(yùn)行，列出了相關(guān)流程，并在JACK平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了該方法在F-16飛機(jī)舵面組合故障診斷與自修復(fù)中的應(yīng)用。該方法可用于復(fù)雜系統(tǒng)的多故障診斷與容錯(cuò)，為智能體的交互提供了清晰的消息傳遞機(jī)制，并有效減少了系統(tǒng)中復(fù)制智能體的數(shù)目，比較接近于實(shí)際系統(tǒng)中的故障處理過(guò)程。
　　 最后，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有多智能體開發(fā)平臺(tái)的分析