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    基于粗糙集理論的提升機(jī)故障診斷方法研究

    2019-10-21 08:55:16婁玉華
    中國金屬通報 2019年9期
    關(guān)鍵詞:決策表約簡粗糙集

    婁玉華

    (太原科技大學(xué)晉城校區(qū),山西 晉城 048000)

    礦山開采過程中機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用朝著智能化、模塊化和自動化方向快速發(fā)展,這也要求提升機(jī)設(shè)備故障診斷技術(shù)水平也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)提升[1]。提升機(jī)是大規(guī)模、多體系、機(jī)電液一體的復(fù)合礦山機(jī)械,一個故障類型會出現(xiàn)多個故障征兆,提取簡約的有效規(guī)則是難點。將粗糙集理論運(yùn)用于提升機(jī)的故障診斷中,對故障診斷決策表進(jìn)行約簡,同時對條件屬性的重要性進(jìn)行排序,從而獲取的簡約規(guī)則集,可以準(zhǔn)確快捷的找到故障發(fā)生的故障源,實現(xiàn)了提升機(jī)故障的診斷。

    1 基于粗糙集理論的約簡算法

    矩陣的約簡方法就是根據(jù)定義將決策表轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的區(qū)分矩陣,然后通過區(qū)分矩陣得出區(qū)分函數(shù),根據(jù)吸收律來對區(qū)分函數(shù)化簡,化簡成為最小析取范式,其中每個主蘊(yùn)含均為決策表的約簡[1]。

    例如:設(shè)定兩個除核屬性之外的條件屬性組合,這兩個條件屬性組合為:

    {C1、C2、C3…..Cm}和{d1、d2、d3…..dm}。為了便于計算,將Cj和dj定義為布爾型,構(gòu)造邏輯表達(dá)式:

    P=(C1VC2VC3…..Cm)Λ(d1Vd2Vd3…..dm)

    其 中,{C1、C2、C3…..Cm}和{d1、d2、d3…..dm}中 肯 定 各 有至少一屬性是條件屬性約簡之后的保留下來的屬性,由于Cj和dj定義為布爾變量,因此(C1VC2VC3…..Cm)=1且(d1Vd2Vd3…..dm)=1,得出P=l。

    析取范式的P的表達(dá)形式如下:

    P=(C1Λd1)V(C2Λd2)V(C3Λd3)V…..V(CmΛdm)

    選取析取范式中每一項由合取式表示的屬性組合連同核屬性一起構(gòu)成最終的約簡[2]。屬性約簡方法如圖1:

    圖1 屬性約簡方法

    2 試驗研究

    我們這里提取提升機(jī)的運(yùn)行系統(tǒng)和制動系統(tǒng)故障樣本進(jìn)行分析。提取的故障有:制動器故障、液壓站故障、超速故障、過卷故障、錯向故障、過電流故障等。通過收集這六種故障的樣例形成決策表如表1所示:

    表1 故障樣本

    2.1 故障樣本

    2.2 提升機(jī)故障診斷決策表形成

    表2 決策表的形成

    表2中,d1一制動器故障,d2一液壓站故障,d3一超速故障,d4一過卷故障,d5一錯向故障,d6一過電流故障。c1一載荷過大;c2一載荷正常;c3一罐籠位置錯位;c4一速度過大;c5一制動力矩不足;c6一殘壓高于0.5Mpa;

    2.3 矩陣表的形成

    用區(qū)分矩陣屬性值約簡算法對上面的故障診斷決策表進(jìn)行屬性的約簡。生成矩陣如表3所示:

    表3 矩陣表

    從上面的區(qū)分矩陣表3能夠看出,出現(xiàn)的核屬性有{c1,c5,c4,c6}。分別統(tǒng)計c1,c5,c4,c6四個屬性出現(xiàn)的次數(shù),得出出現(xiàn)次數(shù)最多的屬性是c4屬性,所以c4屬性是重要性最高的屬性。

    2.4 刪除c4、c5屬性的矩陣

    將上表3中包含c4屬性及其組合項的屬性刪除,在得到的矩陣中繼續(xù)統(tǒng)計剩余的c1、c5和c6屬性出現(xiàn)的次數(shù),得出c5核屬性是本決策表的第二重要屬性。

    將包含c5屬性及其組合項的屬性刪除,這時矩陣中只剩下{c1、c6}屬性,同理,說明c6屬性重要性高于c1屬性。如下表4所示:

    表4 c1到c6屬性表

    最終核屬性的集合為{c4,c5,c6,c1}。

    2.5 診斷結(jié)果

    最終的決策表的形成是核屬性的集合,對于決策的最終約簡結(jié)果為屬性c4,屬性c5,屬性c6,屬性c1的集合,即{c4,c5,c6,c1}。如表5所示。

    表5 c4,c5,c6,c1屬性集合表

    4 結(jié)論

    文章通過對提升機(jī)常見故障的分析,將粗糙集理論運(yùn)用于提升機(jī)的故障診斷中。對故障診斷決策表進(jìn)行約簡,同時對條件屬性的重要性進(jìn)行排序,從而獲取的簡約規(guī)則集,可以準(zhǔn)確快捷的找到故障發(fā)生的故障源,并驗證了利用粗糙集理論獲取有效規(guī)則的方法對于提升機(jī)故障診斷是有效的。

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