基于案例推理方法在飞机故障诊断中的应用

基于案例推理(CBR,Case-Based Reasoning)方法是一种基于经验知识进行推理的求解方法,适合于经验丰富的领域.针对飞机售后服务过程中积累的大量故障诊断和维修经验,将CBR方法应用于飞机故障诊断和维修决策支持.从飞机维修的需求出发,分析了CBR飞机故障诊断方法的基本过程;讨论了飞机故障案例库的构建、案例表达、案例检索、匹配、案例修改和维护等关键技术;重点研究了故障案例的知识表达,应用字符型字段匹配和K-近邻方法(KNN,K-Nearest Neighbor)相结合的检索模型实现了案例检索和匹配;提出了辅助飞机故障诊断系统的结构,开发了原型系统并给出应用实例.      

基于本体映射的产品概念设计方案生成新方法

将本体与本体映射引入产品概念设计方案生成领域,提出了一种基于本体映射的产品概念设计方案生成新方法,有助于解决传统概念设计方案生成算法中由于知识描述不一致而导致的产品设计知识重用困难,以及设计方案生成准确性低的问题.该方法使用本体知识表示方法建立产品设计知识库;使用本体映射算法自动地搜索产品设计知识库中符合设计需求的产品概念设计方案.通过起重机起升机构驱动装置设计实例,验证了基于本体映射的产品概念设计方案生成新方法的正确性和有效性.     

航天控制软件知识图谱构建方法研究 #br#

摘要： 近些年，知识图谱构建技术快速发展，但对于领域知识图谱构建的研究还处于起步阶段.知识图谱的构建主要包括自顶向下、自底向上两种方法.当前大多采用自顶向下的方法进行领域知识图谱的构造，首先构建本体，然后通过本体学习得到实体，再将实体加入到知识图谱中.但这种做法有一个缺点，本体学习的过程过分依赖人工，不支持构建专业性强、数据量大的领域知识图谱.针对这一缺点，本文提出一种自顶向下和自底向上法相结合的领域知识图谱构建方法.提出一种改进的骨架法来进行本体构建，保证构建本体的准确率和覆盖率；利用基于规则与半监督的知识抽取技术，提高知识图谱的构建速度；并以某航天控制软件为例，详细说明了领域知识图谱的整体构建流程.实验结果表明，该领域知识图谱的构建方法是可行的.     

基于知识本体的资源管理平台框架设计与实现

针对大量领域信息资源缺乏有效内容分析这一问题,设计、开发了通过构建领域本体来充分发掘信息资源之间内在关系,实现信息资源增值服务的原型系统.首先构造了服装知识本体CO(Costume Ontology)用来表示服装领域知识.利用CO对被管信息资源进行语义描述,在描述数据库的基础上,实现基于语义的信息检索.讨论了服装知识本体的建模过程,本体的形式化表示以及存储方式.实验系统采用J2EE架构,开发了存储组件、语义查询接口组件、语义分析组件和语义推理组件.通过使用资源描述框架RDF,实现被管信息资源到知识本体层的映射.通过语义分析和语义推理,可以充分利用信息资源之间的关系实现相关信息资源检索与语义融合.     

基于本体的仿真系统全生命周期管理

建模与仿真(M&S)作为一门新兴的综合性技术,已成为继理论分析和实验实践之后第3种认识和改造客观世界的方法.首先针对M&S的需求,提出了仿真系统全生命周期管理(SSLM)的概念,进而指出SSLM作为仿真系统支撑环境的一项关键技术,能对仿真系统全生命周期中的过程和信息进行全面管理,实现目前产品全生命周期管理(PLM)尚未实现的功能.建立了基于本体的面向全生命周期三维模型,提出了基于本体论的SSLM内容管理方法,定义了面向SSLM的本体,它包括基本本体、领域本体和应用本体.在此基础上,用SSLM本体定义中的谓词构成查询语句,实现了基于语义的模型查询.      

基于本体的软件需求缺陷模式应用

提出软件缺陷模式的概念,给出其正交属性、说明及需求缺陷模式产生模型.对领域相关需求缺陷模式进行本体描述,并着重分析其发生的直接场景.直接场景能够帮助测试人员熟悉用户的实际使用情况及现实系统的各种行为和目的,并能指导审查和测试过程.通过实例应用证明了基于需求缺陷模式直接场景进行审查和测试的有效性,并通过缺陷模式的正交属性对软件开发及测试质量进行了分析.     

基于多Agent的航空机群保障仿真评估分析

航空机群保障涉及要素广、策略多、交互性强，仿真分析方法是开展飞机保障决策与评估研究的热点和难点。提出一种机群保障仿真评估方法，建立多智能体(Agent)功能类型与交互关系模型；对多Agent结构进行定义，并建立模型；以五型飞机构成的航空机群为仿真对象，以任务成功率为保障指标进行案例验证与仿真计算分析。结果表明：各型飞机平均故障间隔时间（MTBF）、设备故障平均修复时间（MTTR）对任务成功率的影响总体趋势相似，随着MTBF的增加任务成功率提升，随着MTTR的增加任务成功率降低。所提方法能够为航空机群维修保障智能决策提供一种可行、有效的方法手段，支撑基于模型的智能决策优化实现。     

基于RBR与CBR的维修大纲专家系统

根据飞机维修大纲研制的需要,依据最新的维修指导小组思想和类似机型的维修大纲经验,提出了基于规则推理(RBR)和案例推理(CBR)相结合的民机维修大纲制订方法.构建了民机维修大纲专家系统的总体框架,并对该系统中的关键技术问题——案例的表示和组织、案例的检索、集成推理技术和案例的修正与存储进行了详细分析和研究.案例的检索分两步进行:首先从案例库中找出与新机型尽可能相似的机型,然后,从类似机型中进一步匹配出最相似的项目.集成推理采用RBR和CBR分开推理,再比较结果做出决策.最后,采用面向对象的程序设计方法对该专家系统编程,并以某航空公司飞机验证了RBR和CBR相结合的维修大纲制订方法的有效性.      

虚拟维修技术研究与应用

针对虚拟维修在建模与仿真等核心环节的研究中存有很大局限的问题,提出了虚拟维修方法体系,探讨虚拟维修理论与方法,在此基础上开展虚拟维修模型与仿真控制方法的深入研究.提出虚拟维修模型即维修任务网(MTN,Maintenance Task Net),MTN基于Petri网可描述维修过程,可表达维修过程中资源、活动和约束.提出MTN驱动虚拟仿真的触发规则及建立控制虚拟维修仿真机制.通过飞机典型设备维修案例对提出的虚拟维修模型和控制机制进行了实例验证,应用结果验证了建模与仿真方法的有效性,为支持维修性工程应用提供了可行的技术途径.      

基于实例的飞机板金工艺知识库的构建

为了配合航空工业进一步技术更新,以信息化技术提升传统的飞机板金成形工艺,根据航空工业飞机生产、型号预研、板金成形工艺手册、工艺实验等大量信息数据,以Oracle数据库作为后台的支撑数据库,应用面向对象的Visual C+ +.NET作为前台开发工具,研究开发了一套基于实例的飞机板金工艺知识库系统,该系统建立了统一的工艺实例信息模型,以工艺实例作为基本信息单元,涵盖大量的成形工艺、工装模具等数据信息,具有知识维护、知识匹配和知识修正等功能.本文还对该系统的体系结构、实现方法及关键技术进行了分析.      

基于本体的软件安全性需求建模和验证

由软件引起的灾难性事故原因往往源于安全性需求,目前主观的人工评审方法并不能满足软件安全性需求严格的验证要求.因此,讨论了软件安全性需求的定义,遴选了国内外公认的相关标准和手册作为需求验证的知识基础,根据"七步法"建立了本体模型,利用本体模型中的概念和关联来形式化地描述规则以支持验证;同时基于以上研究内容设计和实现了软件安全性需求形式化建模和验证的工具原型,并对使用工具实施验证和使用人工评审实施验证进行了对比分析实验.实验结果表明形式化工具原型在验证时间和验证次数上都大大优于人工验证方法,同时工具原型具有良好的易用性.     

MBD模型本体建模及检索技术研究与应用

针对产品全三维数字化研制中产生的MBD历史建模数据重用性需求,提出了一种基于本体技术的MBD模型知识表达与管理方法,综合考虑几何信息与非几何信息进行检索应用。首先,根据MBD数据集规范性要求,以模型检索为目的,构建本体结构,分为几何信息层与非几何信息层进行具体阐述;其次,根据已构建本体结构,给出几何信息层与非几何信息层相似性对比方法;最终,综合几何信息与非几何信息,实现MBD模型检索。本文方法通过本体技术,将MBD模型数据进行结构化、语义化表达和存储,在此基础上,综合考虑几何信息相似度及非几何信息相似度,进行相似模型检索,实现MBD模型信息重用。     

协同维修过程的合成Petri网建模与分析

针对协同维修过程中共享资源约束、工序衔接时机和维修工时不确定3大问题,建立了一种基于合成Petri网的协同维修过程模型.该模型采用三参数的数组来描述不确定维修时间,引入活动图形来描述协同关系和建立共享资源控制网来约束资源派遣次序.给出了协同维修过程合成Petri网构造算法.解决了协同维修过程分析中3大难点,合理表述了协同维修活动依赖关系,实现了对协同维修过程的规范化描述.实例分析表明该模型能够帮助维修工程部门预测维修完工时间和把握工序衔接的时机,并提出共享资源优化配置的建议.      

贝叶斯网络结合决策理论的向前多步排故策略

针对序贯诊断、维修问题,提出基于贝叶斯网络和决策理论的向前多步排故策略生成算法.通过建立贝叶斯网络排故模型实现了不确定条件下排故知识的高效表达,同时使得推理算法与具体应用无关.采用决策影响图进行排故决策分析,充分利用观测操作间的相关性,选择合理的向前多步观测操作来降低维修盲目性.为了验证所提算法的有效性,采用随机排故策略、决策理论排故策略和理想排故策略的结果进行对比分析.仿真结果表明,所提算法通过增加合理观测操作,减少维修焦点和实际维修操作,使得总排故费用明显低于已有的启发式排故策略.      

空间站在轨维修操作复杂度评价及试验验证

在轨维修是维持空间站在太空特殊环境安全运行的必要手段,太空特殊环境和空间站结构特点决定了空间站在轨维修任务的复杂度。在轨维修操作复杂度关系到空间站维修方案的优化、维修计划的制定、货运飞船的安排、航天员培训和空间站可维修性设计。然而,针对空间站在轨维修操作复杂度的评价研究较少。因此,提出了空间站在轨维修操作复杂度的概念,考虑了维修固有复杂度和外部影响因子2个方面,基于信息熵理论建立了复杂度评估模型。固有复杂度包括维修操作逻辑、维修动作规模、维修人机界面和维修操作知识,并借助信息熵完成以上4个方面的量化;外部影响因子包括操作空间、有无维修工具、时间压力、视觉遮挡和航天服影响,并利用分级打分制予以量化。为验证模型的有效性,基于地面模拟舱开展了12类产品维修验证试验,采集了受试者的维修动作及时间。实验数据分析表明,提出的模型能够较好地预测产品的维修耗时（相关系数为0.82）,并能较为合理地对空间站在轨维修操作复杂度进行量化分级。为在轨维修的开展、维修方案的评价、航天员乘组训练与安排和空间站设计更改提供方法指导。      

基于CBR的数控设备故障诊断系统知识表示

随着数控设备越来越复杂,对设备故障诊断与维修提出了更高的要求,采用专家系统的方式建立故障诊断系统以实现数控设备的快速诊断和维修.针对CBR (Case-Based Reasoning)系统自身的增量学习模式使系统的实例库逐渐增大,系统效能大大降低的缺点.根据数控系统结构的特点采用分层检索的方法,依据该检索方法采用框架型的知识表示方式,提高了大实例库的检索效率.将该方法应用于数控设备的故障诊断系统中,提高了故障诊断的诊断效率.      

虚拟维修仿真建模与控制实现

现有的建模技术在描述维修过程及其相关信息资源等方面存在很大不足,同时缺乏将抽象的维修任务描述与底层维修活动仿真相结合的研究,针对此问题提出并建立了维修任务仿真管理模型 MTN(Maintenance Task Net).构建MTN模型框架并建立基本功能模块,同时阐述了MTN建模的3个要素:状态、活动和条件.基于状态描述各种维修资源,基于活动定义维修动作行为,基于条件建立资源与活动间约束关系.进一步阐述MTN驱动虚拟场景进行维修仿真,同时控制管理整个维修仿真过程.最后给出了应用实例,该模型对实际工程中维修工作分析评价的开展具有一定的实用价值.