[发明专利]一种构造立体DUCG智能系统用于动态故障诊断的方法

摘要

本发明在已授权发明专利（ZL200680055266.X和US8255353B2）技术方案的基础上，进一步提出了一种通过计算机处理故障诊断类不确定因果关系信息、生成立体动态不确定因果图的方法，以及依据该图对对象系统进行动态故障诊断的新方法，为人们提供对象系统健康状况监测、故障预报、诊断、预测和决策支持等有价值的新信息，以此改善对象系统的健康状况、提高安全性和可用度。

主权项

一种通过装有至少一个处理器的计算机执行的构造被称为立体动态不确定因果图Cubic_DG(t_m)的智能系统并用以进行对象系统动态故障诊断的方法，该方法包括如下步骤：计算机持续扫描按批次动态输入的对象系统信号，当检测到第1批存在异常的信号时，为t₁时刻，检测到第2批不同于第1批的异常信号时，为t₂时刻，一般地，当检测到第m批不同于第m‑1批异常信号时（m=1时为不同于此前的正常信号），为t_m时刻，t_m时刻的证据为E(t_m)=∏_jE_j(t_m)，E_j(t_m)为第m批证据中的第j个证据，（1）当t_m=t₁时，基于t₁时刻获得的证据E(t₁)=∏_jE_j(t₁)，令m=1，采用下述规则化简原始DUCG图，得到化简后的DUCG图，记为Slice_DG(t₁)，也记为Cubic_DG(t₁)，即Slice_DG(t₁)=Cubic_DG(t₁)，规则1：当E(t_m)显示Z_n;i不满足，将F_n;i从DUCG中删除，当E(t_m)显示Z_n;i已经满足，条件有向弧F_n;i成为普通有向弧F_n;i，规则2：当E(t_m)显示V_ij（V∈{B,X}）为真，但V_ij却不是X_n的原因事件，将有向弧F_n;ij从DUCG中删除，规则3：当E(t_m)显示X_nk为真，但X_nk不可能被V_i（V∈{B,X,G}）的任何状态引起，将有向弧F_nk;i从DUCG中删除，规则4：当E(t_m)显示{B,X}类型节点状态未知且无输出有向弧，将该节点及其输入有向弧从DUCG中删除，规则5：当E(t_m)显示X_n0为真，且X_n0与异常证据E’(t)无任何连通关系，将X_n0从DUCG中删除，规则6：当E(t_m)显示一组状态未知节点除非通过X_n0，否则不与X_nk相连（k≠0），将这组状态未知节点及与之相连的有向弧从DUCG中删除，规则7：因任何原因导致G_i没有输出，将G_i及其输入有向弧从DUCG中删除；当m=1时，因任何原因导致G_i没有输入有向弧，将G_i及其输出有向弧从DUCG中删除，规则8：当有向弧没有原因节点或没有结果节点，将这条有向弧从DUCG中删除，规则9：当存在一组节点和有向弧与E(t_m)中涉及的节点无连通关系，将这组节点和有向弧从DUCG中删除，规则10：如果①E(t_m)显示或导致若干V_ij，但V_n状态未知，V∈{B,X,G}，n≠i，②根据DUCG，V_n仅为V_ij的父节点或子节点，且F_nk;ij≠0或F_ij;nk≠0，F_nk’;ij=0或F_ij;nk’=0，k≠k’，则将DUCG中的V_n改为V_nk，规则11：上述规则可以按照任何顺序单独使用、联合使用、重复使用；（2）当m>1时，基于t_m时刻获得的证据E(t_m)=∏_jE_j(t_m)，化简原始DUCG图，记为Slice_DG(t_m)，包括如下步骤：（a）运用上述规则对原始DUCG图进行化简，但下述（b）和（c）所述情况除外，（b）在执行步骤（a）中，如果Slice_DG(t_m‑1)中存在X_n0、且E(t_m)中也包含X_n0，保留节点X_n0，（c）在执行步骤（a）中，如果X_nk没有输入有向弧，且k≠0，保留节点X_nk；（3）将Slice_DG(t_m)与Cubic_DG(t_m‑1)，进行穿越时间片的连接，生成立体DUCG图Cubic_DG(t_m)，包括如下步骤：（a）将Slice_DG(t_m)与Cubic_DG(t_m‑1)中节点标号相同的B类型节点取交集后重合为Cubic_DG(t_m‑1)中的节点，（b）将Cubic_DG(t_m‑1)中的节点作为不同于Slice_DG(t_m)中的节点对待，基于原始DUCG图，寻找Cubic_DG(t_m‑1)中是否存在Slice_DG(t_m)中的结果节点X_n(t_m)或X_nk(t_m)的原因节点V_i(t_m’)或V_ij(t_m’)，m’<m且V∈{B,X,G}，如果存在，用原始DUCG图中的相应F类型有向弧将结果节点与原因节点连接起来，（c）将Slice_DG(t_m)与Cubic_DG(t_m‑1)中t_m‑1时间片中的节点标号和状态均相同的X类型节点用无向弧连接起来，同时删掉Slice_DG(t_m)中的该X类型节点的用无向弧与Cubic_DG(t_m‑1)中的相同且其上游亦完全相同的节点连接起来的相同输入有向弧，（d）如果Cubic_DG(t_m‑1)中存在X_n0(t_m’)，m’<m，同时Slice_DG(t_m)中存在X_nk(t_m)，k≠0，删掉Cubic_DG(t_m‑1)中的X_n0(t_m’)及其上游的状态未知X和G类型节点和与之相连的有向弧，（e）如果Cubic_DG(t_m‑1)中存在状态未知的X_n(t_m’)，m’<m，同时Slice_DG(t_m)中存在X_nk(t_m)，删掉Cubic_DG(t_m‑1)中的X_n(t_m’)和与之相连的有向弧、同时删掉以被删除的输出有向弧为唯一输入有向弧的节点及其与该节点用无向弧连接的节点，（f）如果Slice_DG(t_m)中存在没有输入的G类型节点，在Cubic_DG(t_m‑1)中寻找是否存在该G类型节点的与其输出有向弧有关的输入节点，如果找到，将输入节点作为该G类型节点的输入，（g）按照上述步骤得到的将Slice_DG(t_m)和Cubic_DG(t_m‑1)连接在一起的图被称为t_m时刻的立体DUCG图，记为Cubic_DG(t_m)，输出Cubic_DG(t_m)，以提供当前可能的故障，以及这些故障导致对象系统发生当前异常的因果逻辑关系，从而进行故障诊断，以便采取合理措施消除故障。