基于專家系統(tǒng)的核動力裝置故障診斷方法研究.pdf

1、核動力裝置系統(tǒng)復(fù)雜、參數(shù)眾多，為確保安全性運行，需要操縱員對各系統(tǒng)和關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行有效的狀態(tài)監(jiān)測，一旦發(fā)生異常，操縱員需要進(jìn)行警報分析，識別故障原因，以便及時采取措施緩解故障的影響，確保核動力裝置安全運行。然而由多個系統(tǒng)耦合、協(xié)作完成規(guī)定功能的核動力裝置，即使單一設(shè)備發(fā)生故障，其故障影響也會在系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間傳遞，從而引發(fā)大量警報事件發(fā)生。主控制室操縱員雖然訓(xùn)練有素，但在缺乏有效后援的情況下，通常難以在短時間內(nèi)理清引發(fā)系統(tǒng)異常的警報事件

2、之間的因果聯(lián)系，難以區(qū)分主要警報（始發(fā)警報）和次要警報（繼發(fā)警報），也難以判斷出導(dǎo)致主要警報發(fā)生的根本原因。操縱員往往承受高度的工作負(fù)荷和心理壓力，容易導(dǎo)致人因失誤，危及核動力裝置的安全運行。因此，設(shè)計與開發(fā)功能完善的故障診斷系統(tǒng)來輔助操縱員完成對核動力裝置運行狀態(tài)的在線監(jiān)測、警報分析與故障診斷等任務(wù)，已成為當(dāng)今核安全領(lǐng)域的研究熱點問題。
　　論文詳細(xì)分析了故障診斷技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結(jié)合核動力裝置的安全性需求和主控制室操縱員的

3、認(rèn)知特點，采用專家系統(tǒng)方法來設(shè)計與開發(fā)故障診斷系統(tǒng)，在統(tǒng)一的技術(shù)平臺體系下完成數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、警報分析與故障診斷等功能，來輔助操縱員進(jìn)行決策。論文的主要工作如下:
　　(1)采用多層流模型(MFM)與領(lǐng)域圖相結(jié)合的方法對專家系統(tǒng)知識庫進(jìn)行設(shè)計。首先使用多層流模型把復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分解，從認(rèn)知科學(xué)的角度出發(fā)，運用符號學(xué)方法從系統(tǒng)目標(biāo)、功能和物理部件三個角度描述復(fù)雜系統(tǒng)。然后，多層流模型進(jìn)一步與專家系統(tǒng)中的領(lǐng)域圖相融合，把相關(guān)推理規(guī)則

4、匯集在領(lǐng)域圖的實例上，通過這種方式，知識表示較為簡潔，便于知識庫的修改及擴(kuò)充。
　　(2)事件傳播、事件邏輯、推理計算原則對專家系統(tǒng)的推理均有影響，本文設(shè)計了專家系統(tǒng)的推理模塊，由多層流模型構(gòu)建的領(lǐng)域圖作為推理機(jī)的輸入，在專家系統(tǒng)中實現(xiàn)了基于多層流模型的推理。通過仿真分析來驗證所建知識庫模型及推理機(jī)設(shè)計的正確性，診斷結(jié)果合理，仿真結(jié)果與實際情況相符。
　　(3)本文的前提條件是假設(shè)從傳感器采集到的數(shù)據(jù)真實有效，即忽略了由于傳

5、感器故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不確定性。在這一前提下，針對在建立通用故障模型中遇到的觀測點環(huán)路建模和互斥事件問題，提出了觀測點狀態(tài)保護(hù)建模技術(shù)。通過仿真分析，觀測點的狀態(tài)在推理過程中得到了保護(hù)。
　　(4)本文設(shè)計并開發(fā)了故障診斷專家系統(tǒng)，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、警報分析與故障診斷功能。其中，狀態(tài)監(jiān)測單元與故障診斷單元是相互獨立且關(guān)聯(lián)的兩個模塊，它們通過觸發(fā)規(guī)則連接，這種設(shè)計方式易于單個模塊的修改。分別通過通用故障和典型故障的仿真分析，

6、故障診斷結(jié)果與實際情況相符，通過驗證得出所建故障模型正確。另外，本文設(shè)計了最小全局解識別方法，通過仿真分析，程序計算結(jié)果與推理機(jī)診斷結(jié)果相同，該方法提供了一種更加便捷的尋找故障原因的途徑。最后，本文實現(xiàn)了故障診斷專家系統(tǒng)的檢驗，通過仿真分析，即使是部分事件被觸發(fā)，故障診斷專家系統(tǒng)仍可以診斷其故障原因。
　　綜上所述，本文的創(chuàng)新點主要包括以下幾點:
　　(1)提出了基于多層流模型的專家系統(tǒng)知識庫設(shè)計方法。便于知識獲取、知識表示