petri網(wǎng)用于煤礦絞車調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的故障診斷

1、 自動(dòng)化與儀 器儀表 Z I D O N G H U AY UY I Q IY I B I A O2 0 0 1 年第 3期( 總第 9 5 期)文章編號(hào)： l f X ) I 一 9 2 2 7 f 2 ( X ) I ) 0 3 一O O 6 4 — 0 3P e t f i網(wǎng)用 于煤礦 絞車 調(diào) 壓調(diào)速 系統(tǒng)的故障診 斷 宋運(yùn) 忠 ( 焦作工學(xué)院電氣工程系， 河南焦作， 4 5 4 0 0 0 )摘 要： 應(yīng)用 P e t r i

2、 網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)邏輯關(guān) 系進(jìn)行建模 ， 并利用其可達(dá)性概念和狀態(tài)方程來解決煤礦 絞車詞壓詞速系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷問題， 方法簡單易行。關(guān)鍵 詞 ： P e t r i 網(wǎng) 故 障診 斷 調(diào)壓調(diào) 速 系統(tǒng) AB S TRACT： P eNe ti sa p p H e dt omo d e l山es y s t e m 1 o g i er e l a t i o n s h i p ，a n di t sr e a c h a bi l l

3、 t yc o n ．c e p ta n ds t a t ee q u a t i o nS r e u s e dt os o l v et h ef a u l td e t e c t i o na n dd i a g n o s i so fs p e e dr e g u l a t i n gb yv o l t a g ev a r i e t ys y s t e m o fmi n ewi n d e r ．

4、 I ti sp r o v e d山a tt h i sme 山o d i ss i mp l ea n de f e c t i v e．K E Y W 0R D S： P e t r in e tF s o l td e t e c t i o nS p e e dr e g u l a t i n gb ev o l t a g ev s i e t ys y s t e m中國分類號(hào) T P 3 0 63文件標(biāo)識(shí)碼 B0 引

5、 言 自 1 9 6 2 年 C a r lA c l e mP e t r l 提 出 P e t r i 網(wǎng)的概念 以來 ， P e t r i 網(wǎng)已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 、 通信 協(xié)議 、 分 布式數(shù)據(jù) 庫 系統(tǒng) 以及 任 務(wù) 規(guī)劃 和性 能評(píng) 價(jià) 等領(lǐng)域。在故 障檢測(cè)和診斷領(lǐng)域 ， P e t r i 網(wǎng)可用于表 達(dá)系統(tǒng)邏輯關(guān)系， 完成知識(shí)表示和診斷推理： 也可對(duì) 設(shè)診斷對(duì)象建立行為模型， 利用 P e t r i 網(wǎng)屬性進(jìn)

6、行基 于模 型 的診 斷推理 針對(duì) P e t r i 同方 法 ， 與 利 用故 障 樹的診斷方法相 比， 本文提 出的方法具有結(jié)構(gòu)表達(dá) 圖形 化 、 推理 搜索 的俠速 化 及 診 斷過 程的 數(shù) 學(xué) 化 等優(yōu) 點(diǎn) 。lP e t r i 網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和分析方法 從 圖形 上看 ， P e t r l 網(wǎng) 由 4種 不 同類 型 的元 素 組 成， 即庫所 ( P l a c e用 “ 0 ” 表 示) 、 轉(zhuǎn)換 ( t r a ns

7、i t i o n 。 用“ l ” 表示 ) 、 連接 庫 所 和轉(zhuǎn)換 的 有 向孤及 位 于 庫 所 中 的托肯 ( t o k e n ， 用“ ? ” 表示) 。庫所表示系統(tǒng)狀 態(tài)的邏輯描述， 轉(zhuǎn)換表示系統(tǒng)中事件或行為產(chǎn)生過程， 輸 入函數(shù)( I) 和輸 出函數(shù)( 0 ) 分別描述庫所和轉(zhuǎn)移之 間的連結(jié)函數(shù)關(guān)系。若一庫所被賦予 K個(gè)標(biāo)記 ( K為非負(fù)整數(shù)) ， 則說該庫所有 K個(gè)托肯， 也稱該庫所 被標(biāo)記 。于是定 義 P e網(wǎng)

8、為一 五元 組 ： M=P ， T ， I ，O，， 以圖 l 所示 P e網(wǎng)為例 對(duì) 上 述定 義進(jìn) 行 具 體 描述 圖 1岡模型 M =P， T， I ， O ， “P={ p 1 ， p 2 ， p 3 ， p 4 ， p 5 }I ( t 1 ) ：{ p l } 0 ( t 1 ) ={ p 2 ， 口 3 }I ( t 2 ) ={ p 2 } 0 ( t 2 ) ：{ p 4 }I 6 3 ) = 0 ( p S ) O

9、 ( t 3 ) ={ p 5 }I ( t 4 ) =( p S ) O ( t 4 ) ={ p lj= ( 1 ， 0 ， 0 ， 0 ， 0 )P e t r i 網(wǎng)的執(zhí)行過程受控于 網(wǎng)中托肯的數(shù)量 和分布情況， 并通過轉(zhuǎn)移的點(diǎn)火得 以實(shí)現(xiàn) 。一個(gè)轉(zhuǎn)移 可點(diǎn)火， 首先該轉(zhuǎn)移必須允許點(diǎn)火 ， 即轉(zhuǎn)移使能。一 個(gè)轉(zhuǎn)移使能 的前提條件是該轉(zhuǎn)移的每一個(gè)輸入庫所 中被標(biāo)記 的托肯數(shù)至少等于該所到該轉(zhuǎn)移的有向弧 數(shù)。也就是說一個(gè)轉(zhuǎn)移的所有輸

10、 人庫所中至少包括 一 個(gè)托肯 ( 假設(shè)每條有 向弧的權(quán)均為 1 ) 。體現(xiàn) P e t r i網(wǎng)動(dòng)態(tài)行為的啟動(dòng)規(guī)則是： 若庫所代表的條件滿足，轉(zhuǎn)移就點(diǎn)火， 點(diǎn)火后轉(zhuǎn)移的輸入庫所的托肯數(shù)等于 原托肯數(shù)減去該庫所到轉(zhuǎn)移的輸 出弧數(shù)轉(zhuǎn)移的點(diǎn)火使 P e t r i 網(wǎng)的標(biāo)記由變?yōu)?“。維普資訊 http://www.cqvip.com 步驟 5 ： b可點(diǎn)火 ， 則 x o = [ 001000步驟 6 ：=+ A T X o = [ 00

11、0010O ]步驟 7 ： ( 1 ) k = 0 +1 =1 ， 有 b點(diǎn)火則 X I =[ 00001O ] T '2 =l + A T x l =[ 0000001 ] T ．( 2 ) k = 1 +1 = 2 ， 無轉(zhuǎn)移使能， 循環(huán)結(jié)束；步驟 8 ： 最終結(jié)果標(biāo)識(shí)為 2 ：[ 00 0 0 0 01 ] ， 其 中 p 7 ： 1 ， 于是煤礦絞車微機(jī)控制調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)故 障存 在。3 結(jié)速語 故障樹是反映系統(tǒng)故障發(fā)生和

12、傳播的一種邏輯 表示方法， 是事件的與或關(guān) 系結(jié)臺(tái) ， 利用 P e t r l 網(wǎng)對(duì) 其進(jìn)行建模既方便又有效 ； 由于矩陣計(jì)算速度快 ， 采 用以上方法可很好地餌決故障樹事件搜索存在的速 度和效率問題 ， 并且 以圖形方式顯示事件之間的關(guān) 系直觀、 明了。除了表達(dá)故障傳播過程 ， 上述模型還 可將報(bào)警信息在 P e t r i 網(wǎng)中體現(xiàn)出來 ， 以助于操作人 員了解系統(tǒng)工作狀態(tài)并進(jìn)行報(bào)警識(shí)別和故障診斷。參考文獻(xiàn) 1 丁 彩紅 ， 黃文

13、虎 ， 姜興謂， P e t r i 岡用于故障診斷 ． 計(jì)算機(jī)工 程與設(shè) 計(jì) ， 2 0 0 0 ， 2 1 ( 1 ) ： 2 2 — 2 42 宋運(yùn)忠 ， 微機(jī)控制交 流調(diào) 壓與固定分頻 相結(jié)合的交 流調(diào) 速傳動(dòng)系統(tǒng)的研究． [ 學(xué)位論文] ， 焦作： 焦作工學(xué)院圖書 館 ． 1 9 9 4( 上接第 2 O頁)文獻(xiàn)[ 1 ] 不同。文獻(xiàn)[ 1 ] 中對(duì)模糊控制規(guī)則的描述不 是很細(xì)致。例如它的第一條模糊控制規(guī)則： 如果 Y很差，好

14、或很好， 則 ／ “ K為負(fù)大， ／ “ K與 ／ “ K d 均 為零 這條控制 規(guī)則 沒有 說 明此時(shí) L 與 e 8的變 化 情況。因此本文對(duì)其改進(jìn) ， 總結(jié)出一套模糊控制規(guī) 則 ， 例 如 ：如 果 Y ? T r ， L， e 。 。 都 很 好 時(shí) ， 則 ／ “ K， ／ “ K ． ，△ 均為正 大 ；如果 Y， TL 都很 好 ， 而 e很 差時(shí) ， 則 ／ “ K正 大 ， ／ “ K i ， A K d 均為 正小

15、 ；如果 Y， T都很好 ， T好 ， 而 e很差時(shí)， 則／ “ K正大 ， ／ “ K 。 ， △K d 均 為正小 ；如果 ， T都 很 好 ， 而 較 差 ， e很 差時(shí) ， 則 ／ “ K 。 正小 ， ／ “ K i 負(fù)小 ， A K d 負(fù)大 ；如果 Y 。很 好 ， T r 與 e都 可 ， 而 T 。 好 時(shí) ， 則 ／ “ K 。 負(fù)小， ／ “ K為負(fù)大 ， △ 正??；如果 Y 。很差 ， L 較差 ，可 以 ，

16、 而 很好 時(shí) ， 則 AK， ／ “ K， △K a 均 為負(fù) 大 ；如果 Y很 好 ， T T 可 以 ， L 好 ， 而 e s 8 很 好 時(shí) ， 則 ／ “ K 。 ， A K均為 負(fù)小 ， A K d 為 正 大 ；根據(jù) p r o d u c t —s u m 的模 糊 邏 輯 推 理 和 重 心 法l2 l 2， 利用上述定義的模糊 系統(tǒng) ， 可求得P I D參數(shù)的修正 值l3 l 3 。最 后 得 出 如果 K 。 ：

17、1 ． 2 8 4 8 ， K I _0 ．o 4 3 8 ， K d=0 ． 3 5 9 6時(shí) ， Y o=0 ， L =5 ． 5 5 8 ， L =1 4 ．6 5 s ，= 0如 圖 3所 示 與圍 4 ( 文獻(xiàn)[ 1 ] 中的結(jié) 果) 相比， 比文獻(xiàn)[ 1 ] 的仿 真效果好 。圖 3 控制 系統(tǒng)的輸 出響應(yīng)之 一 圖 4 控制 系統(tǒng)的輸 出響應(yīng)之 二 3 結(jié) 論 本文在文獻(xiàn)[ 1 ] 提 出的基于 P I D參數(shù)整定法的模糊

18、控制 基礎(chǔ) 上 ， 修 改 了它 的模 糊 規(guī)則 。仿 真結(jié)果 表明 ， 由于 本文 提 出的模 糊 控制 規(guī)則 對(duì)控 制 變量變 化的描述更加細(xì)致、 準(zhǔn)確 ， 從而提高了系統(tǒng)的控制品質(zhì)。參考文獻(xiàn) l 趙振字 ， 徐 用懋 ． 模糊系 統(tǒng)理論 和神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò) 的基礎(chǔ) 與應(yīng)用 ． 北京 ： 清 華大學(xué)出版社， 1 9 9 62 孫增圻等 ． 智 能控 制理論與技術(shù) ． 北京 ： 清華大學(xué) 出版社 ，1 9 9 73 張培強(qiáng) ． M A T