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神经网络在模糊Petri网故障诊断中的应用

[日期:2008-06-24] 来源:  作者:李玉森 隋媛媛 [字体: ]
摘  要  本文针对模糊Petri网在故障诊断中缺乏较强的自 学习 能力的缺点,将人工神经 网络 引入到模糊Petri网中,定义一种模糊神经Petri网,并以船舶主机燃油子系统过程为例,对过程中的故障诊断进行建模,通过 分析 说明该 方法 的可行性。
    关键词  Petri网;模糊 理论 ;神经网络;故障诊断
 

1 引言

    Petri网与模糊理论相结合,以及Petri网与神经网络相结合已经在故障诊断过程中得到了 应用 ,虽然模糊Petri网具有很强的模糊推理能力,但是其缺乏较强的自学习能力,该缺点严重制约了模糊Petri网在各个领域的应用,所以将人工神经网络引入到模糊Petri网中,建立故障诊断的模糊神经网络Petri 网模型,提高了故障诊断系统的精度。本文以船舶主机燃油子系统过程为例,利用模糊神经网络Petri网对该过程中的故障诊断进行建模。

2  模糊神经Petri网模型

2. 1  模糊神经Petri网网定义

    模糊神经Petri网定义为一个十二元组,
    。其中,
    为有限库所集;
    为有限变迁集;
    为有向弧集;
    为权值;
    Kp为隐含和输出层库所的活动状态集;
    Kt为变迁集 到规则集的一一映射;
    为初始模糊标识;
    为有限命题集;
    为置信度集,它与每个变迁一一映射;
    为库所到真值的一一映射;
    为库所到命题的一一映射;
    为变迁到阈值的一一映射。

2. 2  模糊神经Petri网模型的学习功能

    模糊神经Petri网(参见图1),具有神经网络的某些特性,因此可先用神经网络的学习算法进行训练,再调整网络结构中的权值,从而获取知识。图2为模糊神经Petri网转化为神经元模型。

图1  模糊神经Petri网模型                               图2 神经元模型

3  应用实例

3.1  生产过程

    船舶主柴油机是机舱系统最为关键的设备,也是一种非常复杂的动力装置系统。它既是一个由往复式机械与其他机械构成的动力装置系统,也包括了由控制装置、伺服系统、检测与显示仪表以及安全保护和报警系统等组成的电气控制系统,同时它还是一个复杂的热工过程。由于船舶主机的极端重要性,其故障诊断和工矿监视 问题 历来深受重视。 目前 人们至少已从三个不同的方面探索 研究 了船舶主机的故障诊断问题,其一是振动分析,其二是通过润滑油品质指标的分析来判断主机机械磨损情况,其三就是从热工参数出发诊断船舶主机系统的故障。本文利用第三种方法,选用燃油流量 、燃油压力 和燃油黏度 ,诊断燃油子系统故障。其流程图如图3所示。

3.2  模糊神经Petri网模型

    船舶主机燃油子系统故障诊断的模糊神经Petri网模型如图4所示。


图3  船舶主机燃油子系统流程图
 
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