2024年4月25日发(作者：)
西Ｊｔｒ业大学博士学位论文
复杂机电装备故障诊断关键技术研究
摘要
本文以复杂机电装备智能故障诊断应用为背景，以Ｐｅｔｄ网理论与面向对象
技术为中心线索，综合运用模糊与概率理论，Ｐｅｔｒｉ网理论、面向对象技术及仿
真技术等对复杂机电装备故障传播与故障诊断过程的建模、仿真及应用问题进行
了深入的研究。
本文的主要研究内容及其成果如下：
１．将用于离散系统建模的高级Ｐｅｔｒｉ网技术、模糊与概率理论和面向对象的
思想进行集成，提出一种描述故障传播与故障诊断过程的模型——模糊概率Ｐｅｔｒｉ
网（ＦＰＰＮ），并详细介绍了这种描述方式的定义、演化形式及其进行故障诊断
的推理方式。实践证明，这种描述方式具有建模复杂系统故障传播和诊断过程的
能力。
２．提出一种适应于ＦＰＰＮ模型的复杂系统故障诊断求解方法，该方法利用
Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ松弛法和次梯度优化法相结合，求解在某些工Ｆ常和异常现象已知的情
况下的最大概率故障源集合。该方法避免了组合爆炸问题，能够适应一定规模的、
基于ＦＰＰＮ模型的故障诊断问题求解。
３．将面向对象设计技术融入复杂系统的建模过程，建立了描述复杂系统故
障传播与故障诊断过程的模型一面向对象的模糊概率Ｐｅｔｒｉ网系统（ＦＰＰＮＳ）。
面向对象设计技术增强了模型的可重用性、可扩展性和可维护性，从而使ＦＰＰＮＳ
模型具有模块化的特征。ＦＰＰＮＳ模型利用对象内嵌于Ｐｅｔｄ网和Ｐｅｔｒｉ网内嵌于对
象相结合的方法，扩展了模型的建模能力和推理能力。
４．提出一种构造复杂Ｐｅｔｒｉ网仿真程序的方法，该方法采用面向对象的编程
思想，构建了一种面向对象的仿真器，并采用基于控制层与操作层的仿真控制策
略，以类及其实例的方式实现从Ｐｅｔｒｉ网结构到程序结构的转换。
５，提出一种基于ＦＰＰＮＳ的故障诊断仿真算法，该算法采用库所对象与变
迁对象动态扫描机制，采用最小下次事件推进原理实时控制两个对象的状态变
化，从而实现仿真系统的演化。
６．建立了复杂机电装备ＦＰＰＮＳ模型，对该模型所涉及的对象类进行定义，
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摘要
包括库所对象类、变迁对象类、ＦＰＰＮ对象类、任务对象类以及命题对象类。构
建了复杂机电装备中故障率较高的对象类ＦＰＰＮ模型。
７．针对复杂装备保障服务现状与诊断维护需求，设计了一种基于Ｗｅｂ的复
杂装备远程协同智能故障诊断系统体系框架，包括系统总体框架结构、逻辑结构
一以及系统协同性架构。根据系统体系框架，设计了系统的信息模型，阐述了各模
块之间的信息交互关系。
８．以复杂机电装备系统智能故障诊断需求为背景，实现了基于网络环境的
复杂机电装备故障诊断系统，并应用于实际故障诊断工作中。该系统采用Ｂ／Ｓ
三层架构，运行于制造企业园区网，将制造商、供应商和装备使用单位集成于统
一的网络化故障诊断平台，极大提高了保障服务反映速度和精确性，在一定程度
上有助于精确保障的实现。
关键词：复杂机电装备、故障诊断，故障传播、系统、建模，仿真，模糊理论、
概率理论，Ｐｅｔｒｉ网，面向对象，Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ松弛法，次梯度优化法
本文的研究工作得到了相关部委基础研究的资助：
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