- 電機故障分析與診斷技術
- 馬宏忠等
- 1666字
- 2023-08-28 18:45:54
2.3 基于邏輯的診斷與基于統計的診斷
2.3.1 基于邏輯的診斷
基于邏輯的故障診斷是重要的故障診斷方法之一。該方法首先對一個系統進行描述，再根據不同的輸入，觀測輸出結果；如果觀察結果和系統的應有結果沖突，則需要確定可能出現故障的器件。邏輯診斷簡單明了，應用較廣，但把問題過于簡化，診斷準確率稍低。
1. 特征與狀態
設備的特征可由若干個選定的特征變量Kj(j=1,2,…,n)定量地表示，即設備的特征可由特征函數G(K1，K2,…,Kj,…,Kn)表示。
設備的狀態可由若干個選定的狀態變量Di(i=1,2,…,m)定量地表示，即設備的狀態可由狀態函數F(D1，D2,…,Di,…,Dm)表示。
由于設備的特征與狀態不是一一對應的，因而要對問題進行仔細的考察，建立一套診斷規則。顯然，診斷規則與特征和狀態間的相互關系有關，以函數E(K1，K2,…,Kj,…,Kn；D1，D2,…,Di,…,Dm)表示診斷規則。
工程診斷問題的關鍵是要找到特征、狀態、診斷規則這三者之間的關系，從而可根據診斷規則由特征函數推斷出設備的狀態。根據診斷規則的不同，可將診斷分成三種類型：①邏輯診斷；②模糊診斷；③統計診斷。
在邏輯診斷中將特征只歸結為“有”或“無”兩種，設備的狀態同樣也只歸結為“好”或“壞”兩種（或稱“無”或“有”某種故障狀態），即特征和狀態均采用二值邏輯描述。
2. 邏輯函數
如變量x只能取值1或0（相當于特征的“有”或“無”，狀態的“好”或“壞”），則該變量稱為邏輯變量。若函數y=f(x1,x2,…,xn)的自變量x1，x2，…，xn和因變量y都是邏輯變量，則它表達的是一種邏輯關系，被稱為邏輯函數。最基本的邏輯函數有
1）邏輯和，記為y=x1+x2；
2）邏輯乘，記為y=x1x2；
3）邏輯非，記為
；
4）同一，記為y=x；
5）蘊涵，記為y=x1→x2。它表示當x1存在時，必有x2存在；但當x1不存在時，則x2可能存在，也可能不存在。它的邏輯關系等價于
3. 邏輯診斷
設某種設備的特征函數為G(K1，K2,…,Kj,…,Kn)，其中Kj(j=1,2,…,n)為特征邏輯變量。如Kj=1，則稱該設備有第j種特征；如Kj=0，則稱該設備無第j種特征。Kj的取值可為0或1，但在構成邏輯特征函數G時，則總是令G的取值為1。
例如：假定某種電機可能有三種特征K1、K2、K3。如果某臺電機同時具有K1、K2、K3特征，則特征函數G可記為G=K1K2K3；如果某臺電機有K1、K2特征而無K3特征，則特征函數G應記為
，不能將K3忽略；如果某臺電機有K1、K2特征，但不能確定有無K3特征，則特征函數可記為G=K1K2。
設某電機的狀態函數為F(D1，D2,…,Di…,Dm)，其中Di(i=1,2,…,m)為特征邏輯變量。如Di=1，則稱該設備有第i種狀態；如Di=0，則稱該設備無第i種狀態。Di取值可為0或1，但在構成狀態函數F時，則總是令F取值為1。
例如，若某電機可能有兩種狀態D1和D2。如果診斷出該臺電機的狀態函數為F=D1D2，則表明該臺電機同時存在狀態D1、D2；如診斷出狀態函數
，則表明該臺電機存在狀態D1而不存在狀態D2；如診斷出狀態函數F=D1，則表明該臺電機存在狀態D1，但不能確定是否存在狀態D2；如診斷出狀態函數F=D1+D2，則表明該臺電機或者存在狀態D1，或者存在狀態D2，或者兩種狀態D1、D2同時存在。
工程診斷是由設備特征G，根據診斷規則E，推斷出設備狀態F，或者說診斷規則E應能保證由特征G推斷出狀態F。因此，在邏輯診斷中診斷規則可用邏輯函數表達為
E=G→F
這是蘊涵的邏輯關系。
可見，邏輯診斷中可由設備特征G、診斷規則E求得F，即可判斷出設備的狀態。
例如，設某種電機定子繞組絕緣可能具有如下兩種特征K1、K2和三種狀態D1、D2、D3，其中K1表示直流泄漏電流（Ig）大；K2表示局部放電量（q）大；D1表示絕緣受潮，D2表示絕緣開裂嚴重；D3表示繞組端部表面放電。診斷規則為
D1→K1：絕緣受潮，Ig必大；
D2→K1K2：絕緣開裂嚴重，Ig大，q也大；
D3→K2：繞組端部表面放電，q必大；
K1→D1+D2：Ig大，則絕緣或受潮，或開裂嚴重，或兩種狀態同時存在；
K2→D2+D3：q大，則絕緣或開裂嚴重，或繞組端部表面放電，或兩種狀態同時存在。
例1 若對某臺電機進行檢測，其檢測結果為Ig大，q不大。試推斷這臺電機定子繞組絕緣的狀態。
解：根據題意，知特征邏輯變量為K1=1、K2=0，則特征函數為
診斷規則為
狀態函數為
將K1、K2之值代入，得
說明繞組絕緣有狀態D1，而無狀態D2和D3，即絕緣受潮，但無開裂和繞組端部表面放電。
4. 電動機故障的邏輯診斷方法
電動機故障的邏輯診斷方法見第8.10節。