Chuong TổNG QUAN Về VấN Đề NGHIÊN CứU Tính cấp thiết đề tài 1.1 Mục đích chẩn đốn kỹ thuật Trong q trình khai thác sử dụng ,độ tin cậy làm việc ôtô suy giảm,mức độ suy giảm độ tin cậy chung ôtô phụ thuộc vào độ tin cậy hệ thống chi tiết ,bởi để trì độ tin cậy chung cần thiết phải có tác động kỹ thuật vào đối tượng Các tác động kỹ thuật trình khai thác đa dạng thiết lập sở xác định tình trạng kỹ thuật thời,tiếp sau kỹ thuật bảo dưỡng,kỹ thuật thay hay kỹ thuật phục hồi.Như tác động kỹ thuật trình khai thác xác định trạng thái kỹ thuật ơtơ * Để xác định tình trạng kỹ thuật xác định nhiều cách khác nhau: Tháo rời,kiểm tra,đo đạc,đánh giá,Phương thức đòi hỏi phí nhân lực tháo rời,rất gây hư hỏng trạng thái bề mặt lắp ghép.Đây phương pháp xác định trình trạng kỹ thuật trực tiếp * Không tháo rời sử dụng biện pháp thăm dò,dựa vào biểu đặc trưng để xác định tình trạng kỹ thuật đối tượng.Phương thức gọi chẩn đốn kỹ thuật Tính tích cực chẩn đốn kỹ thuật dự báo cách tốt xác hư hỏng xảy mà khơng cần phải tháo rời ơtơ,tổng thành máy.Vì chẩn đốn kỹ thuật áp dụng rộng r•i ơtơ ngày thể vai trị khơng thể thiếu 1.2 ý nghĩa chẩn đoán kỹ thuật Chẩn đốn kỹ thuật có ý nghĩa sau: ? Nâng cao độ tin cậy xe an toàn giao thơng ,nhờ phát kịp thời dự đốn trước hư hỏng xảy ra,đảm bảo suất vận chuyển đặc biệt giảm thiểu khả tai nạn giao thơng,góp phần vào ổn định tăng trưởng kinh tế đất nước ? Nâng cao độ bền lâu ,giảm chi phí phụ tùng thay thế,giảm độ hao mòn chi tiết tháo rời tổng thành kiểm tra ? Giảm tiêu hao nhiên liệu ,dầu nhờn phát kịp thời để điều chỉnh phận đưa trạng thái làm việc tối ưu ? Giảm công lao động cho công tác bảo dưỡng kỹ thuật sửa chữa Ngày công nghệ phát triển kéo theo nhiều ứng dụng cơng nghệ tự chẩn đốn.Trên cụm phức tạp xe đ• hình thành hệ thống tự chẩn đốn có khả giao tiếp với người sử dụng cách thuận lợi Kèm theo thiết bị điều khiển hệ thống chẩn đoán điện tử đại (hệ thống tự báo lỗi) tạo khả nhanh chóng báo hỏng,tìm lỗi giảm nguy độ tin cậy số chi tiết ôtô hoat động 1.3 Phương pháp trợ giúp trình chẩn đốn Trên thực tế có nhiều phương pháp áp dụng để giúp cho q trình chẩn đốn nhanh chóng đạt hiệu cao.Để đáp ứng u cầu đ• có mhiều cơng trình nghiên cứu phương pháp trợ giúp như:phương pháp sử dụng lý thuyết thơng tin ,phương pháp chẩn đốn hệ chun gia …và có cơng trình nghiên cứu chẩn đoán kỹ thuật dựa lý thưyết tập mờ Năm 1965 L.A.Zadeh đ• xây dựng sở tính tốn cho suy luận mờ lý thuyết tập mờ ,việc sử dụng tài liệu có nhiều ưu điểm: ? Cho phép xử lý thơng tin định tính dạng ngôn ngữ ? Sử dụng lôgic suy diễn gắn liền với tri thức người Từ nhận ưu việt lý thuyết mờ công tác chẩn đốn kiến thức có chưyên môn,tác giả định chọn đề tài tốt nghiệp là:ứng dụng lôgic mờ xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán trạng thái kỹ thuật hệ thống phanh xe Các lý thuyết tập mờ chẩn đoán kỹ thuật ơtơ 2.1 Những ứng dụng nước ngồi Từ năm đầu thập kỷ 90 nghành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ đem lại thành tựu bất ngờ ,đó điều khiển mờ.Năm 1965 Zahde đ• định hướng chuyển giao nguyên tắc xử lý thông tin ,điều khiển hệ sinh học sang kỹ thuật Trong năm gần ,số lượng ứng dụng hệ trợ giúp chẩn đoán tăng lên đáng kể nước phát triển Đặc biệt mơ hình trợ giúp chẩn đốn có ứng dụng lý thuyết tập mờ lĩnh vực điều khiển tự động 2.2 Những ứng dụng nước Tại nước ta có nhiều cơng trình nghiên cứu đạt kết định Như lĩnh vực sinh học y tế có cơng trình nghiên cứu hệ hỗ trợ chẩn đoán bệnh nhiệt đới bệnh sốt … Trong lĩnh vực kỹ thuật có nhiều đơn vị sử dụng để chẩn đoán tổng thành ôtô hệ thống khác lĩnh vưc đời sống 3.Mục tiêu ,nhiệm vụ đề tài • Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết tập mờ để xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán giúp cho việc chẩn đốn hệ thống phanh nhanh chóng cho kết xác • Nhiệm vụ đề tài giải vấn đề sau: - Nghiên cứu lý thuyết tập mờ ứng dụng ứng dụng lý thuyết tập mờ để lựa chọn thơng số chẩn đốn xây dựng mơ hình hệ trợ giúp chẩn đốn kỹ thuật hệ thống phanh xe Corolla 2000 Dựa phần mềm Matlab xây dựng phần mềm trợ giúp chẩn đoán cho hệ thống phanh xe Corolla Nội dung đề tài Chương I Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương II Cơ sở lý thuyết chẩn đoán lôgic mờ Chương III Xây dựng ma trận thông số chẩn đoán hệ thống phanh Chương IV Xây dựng phẩn mềm mơ hình chẩn đốn tổng thành hệ thống phanh Chuong sở lý thuyết chẩn đoán kỹ thuật,tập mờ logic mờ 2.1.cơ sở lý thuyết chẩn đốn kỹ thuật ơtơ: 2.1.1.khái niệm,nhiệm vụ chẩn đoán kỹ thuật: 2.1.1.1.khái niệm: chẩn đoán kỹ thuật q trình dựa vào biểu nhận biết người hay máy móc để phán đốn bệnh đối tượng.Khi chẩn đốn khơng tháo rời chi tiết làm ảnh hưởng đến trình làm viẹc bình thường chi tiết tuổi bền chúng Chẩn đoán kỹ thuật ngành khoa học nghiên cứu:các hình thái xuất hư hỏng,các phương pháp thiết bị phát chúng,dự đoán thời hạn xuát hư hỏng mà không cần phải tháo rời tổng thành ơtơ.Ngồi chẩn đốn kỹ thuật cịn nghiên cứu cơng nghệ tổ chức cơng nghệ chẩn đốn 2.1.1.2.Nhiệm vụ: Nhiệm vụ chẩn đốn kỹ thuật ơtơ là: - xác định nghiên cứu thông số đặc trưng cho trạng thái kỹ thuật ôtô - Chia ôtô thành cụm,chi tiết nghiên cứu thông số trạng thái kỹ thuật chúng Nghiên cứu phụ thuộc thông số trạng thái otô thông số trạng thái cụm chi tiết - Xác định khả xảy hư hỏng thay đổi trạng thái làm việc Tập hợp gia công,gia công số liệu để xác định xác suất xảy hư hỏngvà biến xấu trạng thái làm việc ôtô cụm chi tiết,tổng thành - Phân tích thời gian chi phí để hồn thành ngun cơng kiểm tra - Lựa chọn phương pháp chẩn đoán ,xác định thứ tự phương pháp chẩn đốn đ• chọn đốn Xây đụng phương pháp tối ưu cho chẩn đoán,tức lựa chọn thứ tự hợp lý cho việc kiểm tra chẩn Do không tháo rời tổng thành,chi tiết nên trực tiếp phát hư hỏng mà phải phát hiên thông qua triệu chứng Triệu chứng biểu gián tiếp bên hư hỏng bên mà người ta nhận biết Cấu trúc chẩn đoán kỹ thuật đặc trưng đặc trưng hai hướng khoa học có quan hệ khăng khít với lý thuyết nhận dạng lý thuyết đo đoán Lý thuyết nhận dạng phận điều khiển học chuyên thuật toán mơ hình chẩn - Lý thuyết đo chun thiết bị đánh giá tình trạng đối tượng đo Chẩn đốn kỹ thuật có mối quan hệ khăng khít với lý thuyết độ tin cậy,lý thuyết thơng tin,lý thuyết lơ gíc lý thuyết hệ thống 2.1.1.3.mục đích Chẩn đốn kỹ thuật áp dụng rộng r•i nhiều nghành công nghiệp ôtô như:chế tạo,sửa chữa,bảo dưỡng với mục đích sau đây: Nâng cao tính tin cậy xe an tồn giao thơng,nhờ phát kịp thời dự đốn hư hỏng xảy Nâng cao độ bền lâu giảm chi phí phụ tùng thay tháo lắp tổng thành,giảm cường độ hao mòn chi tiết Giảm lượng tiêu hao nhiên liệu,dầu nhờn kịp thời điều chỉnh phận hệ thống cung cấp nhiên liệu phận khác xe Giảm công lao động cho công tác bảo dưỡng kỹ thuật,sửa chữa giảm số cơng việc,khối lượng khơng thật cần thiết cơng tác 2.1.2.Các thơng số chẩn đốn u cầu thơng số chẩn đốn 2.1.2.1.thơng số kết cấu Số lượng tổng thành,các khâu chi tiết ôtô lớn chúng đươc chế tạo theo kích thước dung sai quy định,có yêu cầu cụ thể.tất chi tiết hợp thành cụm tổng thành,thành xe gọi kết cấu.Mỗi đối tượng có kết cấu cụ thể đảm nhận chức cụ thể Đặc trưng kết cấu tổng thành,khâu là: - Vị trí tương quan chi tiết khâu tổng thành - Loại mối ghép chi tiết với - Đặc tính tác dụng tương hỗ chi tiết Kết cấu đánh giá thông số kết cấu: Thông số kết cấu (thông số trạng thái kỹ thuật) đại lượng vật lý như:kích thước(độ dài,diện tích,thể tích…) (lực,tần số áp suất…,âm (lực âm) điện (vơn, ampe) ,nhiệt (độ,calo…) Trong q trình sử dụng,các thông số kết cấu thay đổi từ giá trị ban đầu X đến giá trị X (giới hạn) - Giá trị ban đầu X thông số kết cấu đ• tính tốn theo u cầu kỹ thuật nhà sản xuất quy định,thường ghi vẽ hay yêu cầu kỹ thuật Trong trình sử dụng,thơng số kết cấu tăng giảm (H2-1) dẫn đén trạng thaí kỹ thuật xấu đi,cuối hỏng - Giá trị cho phép X thông số kết cấu:ranh giới xuất hư hỏng,máy móc bắt đầu trục trặc,các tính sử dụng bắt dầu giả,nhưng khả làm việc - Giá trị gới hạn (X ) thơng số két cấu:xe,tổng thành hồn tồn khả làm việc.Khơng thể hồn thành chức quy định 2.1.2.2.Thơng số chẩn đốn: * Thơng số ra:chẩn đốn ơtơ dựa nhân tố kiểm tra thực nghiệm quan hệ “đặc tính ra” thơng số kết cấu Các “quá trình ra” cá trình vật lý hố học,phản ánh tình trạng kỹ thuật bên đối tượng chẩn đoán mà ta nhận biết được.Các q trình xuất đối tượng hoạt động.các trình phân thành: Các q trình cơng tác:Các q trình hoạt động theo chức đ• quy định.Ví dụ:Q trình sinh cơng động cơ… Các q trình kèm theo: Những trình xuất với trình cơng tác,nhưng khơng có ích,gây nhiễu,làm xấu q trình cơng tác.Ví dụ :Tiếng ồn,rung,nhiệt độ… Các “thơng số ra” đặc trưng cho q trình đại lượng đo được.Ví dụ: mơ men,khe hở… * thơng Số chẩn đốn Các “thơng số ra”rất thuận tiện cho việc sử dụng làm triệu chứng để chẩn đốn ơtơ.Nhưng thông số sử dụng làm thơng số chẩn đốn.Các thơng số chẩn đốn cần có u cầu sau: - Tính nhạy(Kn):Số thơng số chẩn đốn ds phải phù hợp với biến thiên dx củ thông số kết cấu: Kn= Từ H2-2 xét tương quan có số gia X,nhưng S > S thông số chẩn đốn S có tính nhạy cao S ,dễ đo xác hơn,nếu thơng số chẩn đốn hàm nhiều thông số kêt cấu S = f (X ; X ; X ;… X ) Thì Tính đơn trị :xét khoảng hàm S = f(x) khơng có cực trị Mỗi giá trị thơng kết cấu ứng với giá trị thông số chẩn đoán ngược lại.Xét hai tương quan (H2-3) thấy thông số ứng với giá trị S đáp ưng u cầu đơn trị cịn S có hai giá trị X X nên không đảm bảo yêu cầu Tính ổn định: Đánh giá phân bố giá trị thơng số chẩn đốn đo nhiều lần đối tượng có giá trị phù hợp với thông số kết cấu.Tức độ lệch quân phương Theo hình (2-4) kỳ vọng tốn đặc trưng cho tính ổn định thơng số x Sự ổn định thơng số chẩn đốn làm giảm tính nhạy.Đánh giá tương quan chặt chẽ hai thông số chẩn đốn kế cấu cơng thức: = ( S nhỏ tính ổn định cao) - Tính thơng tin: Xét mật độ phân bố f (S); f (S) đói tượng khơng hỏng đối tượng hỏng: ( Hình2-5) Ta thấy:Mức độ trùng điệp sai số nhỏ,tính thơng tin cao.Hình 2-5a tính thơng tin cao nhất, hình 2-5b tính thơng tin vừa phải,hình 2-5c tính thơng tin thấp nhất.Diện tích phần trùng đánh giá sai số chẩn đốn,nếu diện tích nhỏ khác biệt tính thơng tin cao I(S) = tính thơng tin cao,độ khơng xác định giảm I=H-H= H ;H lượng entropi trước sau chẩn đoán với (xác suất trạng thái thứ i) Tính cơng nghệ đánh giá thuận lợi cho việc đo sử dụng thiết bị đo cơng chẩn đốn nhỏ,giá thành hạ *Phân loại thơng số chẩn đốn: - Theo đặc tính tương hỗ có hai loại: Thơng số tự hư hỏng cụ thể,thơng số chẩn đốn phụ thuộc thông số tự hư hỏng(qu•ng đường phanh hành trình tự guốc phanh bị mịn) - Theo lượng thơng tin:Có thơng số chẩn đốn riêng riêng hư hỏng cụ thể phần tử kết cấu.cấ thơng số chẩn đốn chung mang tính tổng thể( cơng suất,mức tiêu hao nhiên liệu) - Theo ngun lý hình thành có: thơng số chẩn đốn q trình cơng tác xác định theo chức kết cấu ( cơng suất,qu•ng đường phanh) thơng số chẩn đốn trình kèm theo ( độ ồn, rung,nhiệt…) - Các thông số hình học: độ dài,hành trình tự do,khe hở… nhằm đánh giá tương quan chi tiết c.Tiêu chuẩn chẩn đốn Cũng thơng số kết cấu,các thơng số chẩn đốn có tiêu chuẩn để đánh giá.Các giá trị tiêu chuẩn giá trị ban đầu S ứng với X ( xe không hỏng) giá trị cho phép S ,giá trị giới hạn S (xe hỏng hẳn).Giả thiết hàm S = f(L) tuyến tính(hình 2-6) Ta nhận thấy đoạn (ngoài S ) phạm vi xe hỏng,đoạn ( S S ) phạm vi dự trữ cho trạng thái hoạt động phù hợp với kiểm tra kỳ, đoạn ( S S ) biểu thị trạng tháI hoạt động xe.Điểm a thời hạn chẩn đoán ( dự báo hư hỏng );B:Thời hạn xuất trục trặc ;C: Xe hỏng;L: chu kỳ chẩn đoán 2.2 Cơ sở lý thuyết tập mờ điều khiển mờ 2.2.1Khái niệm tập mờ logíc mờ Trong khái niệm tập hợp kinh điển (tập rõ), phần tử x thuộc tập hợp A (xẻA), giá trị chân lý “1”, không thuộc tập hợp A (xẽA), giá trị chân lý “0” Nếu biểu diễn theo ánh xạ ta có: (3.1) mA đơược gọi hàm thuộc (hàm phụ thuộc) tập A Nhơư sử dụng hàm thuộc để biểu diễn tập hợp, tập hợp kinh điển hàm thuộc nhận hai giá trị “0” “1”.Ta biểu diễn đồ thị sau: Hàm thuộc đơựơc mở rộng để định nghĩa cho tập hợp mờ, giá trị hàm thuộc mF (x) tập mờ nhận giá trị đoạn [0,1] thể trọng số phụ thuộc phần tử x vào tập mờ Ta có định nghĩa tập mờ sau: ? Tập mờ F xác định tập kinh điển X tập hợp mà phần tử cặp giá trị (x, ) x ánh xạ ánh xạ gọi hàm thuộc tập mờ F.Tập kinh điển X gọi tập (hay vũ trụ ) tập mờ F Để làm rõ ta xét ví dụ sau: Tập mờ F số tự nhiên nhỏ với hàm phụ thuộc có dạng hình định nghĩa X chứa phần tử sau Số tự nhiên có độ phụ thuộc : Số tự nhiên có độ phụ thuộc nhỏ hơn: , Các số tự nhiên không liệt kê có độ phụ thuộc Sử dụng hàm thuộc để tính độ phụ thuộc phần tử x có hai cách: - Tính trực tiếp có dạng cơng thức tường minh - Tra bảng cho dạng bảng Hàm thuộc có mức chuyển đổi tuyến tính ? Độ cao, miền xác định miền tin cậy tập mờ • Độ cao (h) tập mờ giá trị cận hàm thuộc Ký hiêụ giá trị nhỏ tất giá trị chặn hàm Một tập mờ với phần tử có độ phụ thuộc gọi tập mờ tắc tức h=1 ,ngược lại tập mờ F với h < gọi tập mờ khơng tắc • Miền xác định tập mờ F (định nghĩa X), đươợc ký hiệu S tập tập M thoả m•n : (3.3) • Miền tin cậy tập mờ F (định nghĩa X), đơược ký hiệu T, tập M tho• m•n : (3.4) Hình 3.1 Minh hoạ độ cao, miền xác định miền tin cậy 2.2.2 Các phép toán tập mờ Những phép toán tập mờ phép hợp, phép giao phép bù.Giống định nghĩa tập mờ phép toán định nghĩa thông qua hàm thuộc Một nguyên tắc việc xây dựng phép toán tập mờ khơng mâu thuẫn với phép tốn đ• có lý thuyết tập hợp kinh điển Mặc dù không giống tập hợp kinh điển , hàm thuộc tập mờ phép bù … định nghĩa với tập mờ song không mâu thuẫn với phép toán tương tự tập hợp kinh điển chúng thoả m•n tính chất tổng quát phát triển ‘tiên đề’ lý thuyết tập hợp kinh điển 2.2.2.1Phép hợp hai tập mờ Hợp hai tập mờ A B có tập X tập mờ xác định X có hàm thuộc mAẩB(x) thoả m•n: 1) mAẩB(x) phụ thuộc vào mA(x) mB(x) 2) mB(x)=0 với x mAẩB(x)= mA(x) 3) Có tính chất giao hốn, mAẩB(x)= mBẩA(x) 4) Có tính chất kết hợp, m(AẩB)ẩC(x)= mAẩ(BẩC)(x) 5) Có tính khơng giảm, A1ÍA2 A1ẩBÍA2ẩB Để thoả m•n tính chất có nhiều cơng thức sử dụng để định nghĩa hàm thuộc mAẩB(x), thông thơừơng hay sử dụng công thức sau: ? mAẩB(x)=max{mA(x), mB(x)} (Luật lấy max) ? ? ? ? mAẩB(x)=min{1, mA(x)+mB(x)} (Tổng Einstein) (Tổng trực tiếp ) Ta biểu diễn hình vẽ sau: ( Phép hợp Lukasiewicz ) Hàm thuộc hai tập hợp có không gian a-hàm thuộc tập mờ A; b-hàm thuộc tập mờ B; c-hợp hai tập mờ theo luật 2; d-hợp hai tập mờ theo luật max; e-hợp hai tập mờ theo luật Lukasiewicz; f-hợp hai tập mờ theo luật tổng trực tiếp 2.2.2.2Phép giao hai tập mờ Giao hai tập mờ A B có tập X tập mờ xác định X có hàm thuộc mAầB(x) thoả m•n: 1) mAầB(x) phụ thuộc vào mA(x) mB(x) 2) mB(x)=1 với x mAầB(x)= mA(x) 3) Có tính chất giao hốn, mAầB(x) = mBầA(x) 4) Có tính chất kết hợp, m(AầB)ầC(x) = mAầ(BầC)(x) 5) Có tính khơng giảm, A1ÍA2 A1ầBÍA2ầB Cũng tơương tự nhươ phép hợp, có cơng thức dùng để tính hàm thuộc mAầB(x) phép giao sau : ? =min{mA(x), mB(x)} ( Luật lấy ) ? ? ? ? mAầB(x)=max{0, mA(x)+mB(x)-1} ( Phép giao Lukasiewicz ) ( tích Einstein ) mAẩB(x)=mA(x)mB(x) ( Tích đại số ) Ta có hình vẽ biểu diễn minh hoạ sua : Hình 3.3 Hàm thuộc hai tập hợp có khơng gian a-hàm thuộc tập mờ A; b-hàm thuộc tập mờ B; theo min; d-hợp hai tập mờ theo luật tích đại số; • c-hợp hai tập mờ Phép bù tập mờ Tập bù tập mờ A định nghĩa X tập mờ Ac xác định X có hàm thuộc mAc(x) thoả m•n : ... giả định chọn đề tài tốt nghiệp là :ứng dụng lơgic mờ xây dựng hệ chun gia chẩn đốn trạng thái kỹ thuật hệ thống phanh xe Các lý thuyết tập mờ chẩn đoán kỹ thuật ôtô 2.1 Những ứng dụng nước Từ... ứng dụng ứng dụng lý thuyết tập mờ để lựa chọn thơng số chẩn đốn xây dựng mơ hình hệ trợ giúp chẩn đoán kỹ thuật hệ thống phanh xe Corolla 2000 Dựa phần mềm Matlab xây dựng phần mềm trợ giúp chẩn. .. ứng dụng lý thuyết tập mờ để xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán giúp cho việc chẩn đốn hệ thống phanh nhanh chóng cho kết xác • Nhiệm vụ đề tài giải vấn đề sau: - Nghiên cứu lý thuyết tập mờ ứng