基于模糊推理的奥迪A6轿车发动机故障诊断系统设计

鲁东大学本科毕业设计1基于模糊推理的奥迪A6轿车发动机故障诊断系统设计摘要：汽车是一个复杂的机械系统，发动机作为汽车的动力源，在汽车中起着重要的作用。特别是在电子控制技术的广泛应用，使汽车进入整车的电子化阶段。同时，也毫无疑问的带来了故障检测诊断的复杂化。要快速的诊断出汽车的故障，需要极其丰富的维修经验和专业的维修知识，并要同先进的诊断设备相配合。因此，本文在收集整理汽车专家的维修知识和经验的基础上，开发针对奥迪A6轿车电控发动机故障诊断系统。本文首先论述了汽车故障诊断技术及其特点、方法，并从宏观上论述了汽车故障诊断专家系统的发展过程。接着在研究奥迪A6发动机电控燃油喷射系统和专家系统的基础上，确定了采用符合专家常规思维的正反向混合的模糊推理策略作为诊断的推理方法，实现了故障快速准确的诊断。在模糊诊断矩阵中隶属度的确定是整个诊断推理的关键，它的准确性决定了推理的准确性。本文采用常用的二元对比排序法确定故障的隶属度，并进行可信度的计算。利用计算机技术将专家的经验和知识以计算机语言的形式表示出来，通过友好的人机交互界面实现故障的诊断、知识的查询等功能，来引导用户逐步进行深入诊断，最终确定发动机故障的部位，并提出维修建议，并不断修改完善知识库，从而达到维修专家的水平。关键字：电控汽油发动机；汽车故障检测诊断技术；故障检测诊断系统；模糊推理；隶属函数BasedonthefuzzyinferenceAudiA6sedanelectroniccontrolenginefaultdiagnosissystemdesignHouFei(SchoolofTransportation,CommunicationsandTransportation,Jiaotongxve0602Grade2006,062925234)Abstract:Theautomobileisacomplexmachinerysystem.Theenginethatisautomobile'spowersupplyplaysanimportantroleintheautomobile.Especiallywiththewidespreadapplicationoftheelectroniccontroltechnology,itmakestheautomobilesenterthenewelectronicage.Atthesametime,theseisnodoublethatitmakestherepairworkcomplicated.Inordertodiagnosevehiclefaultsquickly,thatneedforextremelyrichexperienceandprofessionalknowledgeofdiagnosticianwithadvanceddiagnosticequipments.Therefore,onthebasisofexperts’knowledgeandexperiences,faultdiagnosissystemofAudiA6sedanwasdevelopedinthispaper.Tobeginwith,thispapertalksaboutthefaultdiagnosissystemcharactersandmethodsoftheautomobile.Thenitdiscussesthedevelopmentoftheexpertsystem.Moreover,basedonthestudyoftheelectronicfuelinjectionandtheexpertsystem,Ideterminetousethediagnostic鲁东大学本科毕业设计2module’sinferencemethodwhichisinlinewiththeprosandconsfuzzyandmixedinferenceofprofessionalconventionalthinking.Andthesystemachievesrapidandaccuratediagnosis.Themembershipoffuzzydiagnosismatrixisthekeyinthewholereasoning.Thepaperusesdualcontrastrankordermethodtodeterminethemembershipofthefaultreason.Atthesametimeitusesfuzzyproductionrulestocomputethesystemcredibility.Throughthefriendlyman-machineinteraction,ithelpstheusertomakethefaultdiagnosisandtosearchtheinformation.Thissystemisusefulforallleveloftheexperts.Keywords:electronicallycontrolledpetrolengine;automobilefaultdiagnosistechnology;faultdiagnosissystem;fuzzyinference;membershipfunction1引言汽车是一个集机、电、液于一体的机械系统，由数千种零件组成。发动机作为汽车的动力源，其各子系统和机构之间关系相当复杂，而且汽车发动机结构的复杂性和工作环境的不稳定性致使发动机产生的故障占全车故障比例最高。特别是电子控制技术的广泛应用使汽车进入整车电子化阶段，使汽车产品的质量、安全性和排放性得到了提高，也使电控发动机的结构比传统的发动机复杂的多。但是，当汽车出现故障时，也毫无疑问得带来了故障诊断的难度化和复杂化。当汽车发动机内部发生故障时，依靠传统的维修方法把发动机进行拆卸，逐步检查，不仅造成人力、物力的浪费，而且可能因某些精密零件的加工、装配工艺要求很高，在重新装配时受到设备、工艺和维修水平的限制而无法达到原有技术要求，使汽车的性能降低。对于电控发动机而言，电控发动机是一种更为复杂设备,其从无故障运行到带故障运行是一个渐变的过程，在此过程中它既不是完全的正常工作，也不是完全的故障状态，而是处于一个中间状态。同时，电控发动机的同一种故障症状可能是由多种故障原因造成的，而同一种故障原因，又可能引发多种故障症状，即发动机的故障产生的机理相当复杂，表现为一因多果、一果多因、多因多果等。因而汽车电控发动机的故障症状和故障原因之间存在复杂的模糊关系，使诊断的难度大大提高。因此，迅速、准确地确定故障原因和部位对恢复汽车性能是十分必要的。汽车诊断技术是以最小的劳动消耗可靠地评价汽车及其技术状况，因此，开发“汽车发动机故障诊断系统”具有十分重要的意义。本文利用模糊数学建立的发动机故障诊断系统对汽车发动机的故障进行诊断。它将汽车维修领域专家的知识及大量实际维修经验进行汇总和提炼，模拟汽车维修专家来进行故障诊断的计算机智能系统，计算机根据提供的故障线索及存储在计算机内部的知识库，来引导用户逐步进行深入诊断，最终确定发动机故障的部位，并提出维修建议，同时根据使用者的要求不断修改完善知识库，从而使维修人员达到维修专家的水平。2绪论鲁东大学本科毕业设计32.1汽车故障检测诊断技术2.1.1汽车诊断与诊断学“诊断”一词是根据医学名词沿引而来。在医学诊断中，采用的是由现象判断本质，由当前推断未来的方法。这一逻辑思维方法推广到工程技术领域，逐步形成了机器故障诊断这一门学科。所以，通常人们理解汽车诊断就是指当汽车发生异常和故障之后，找到其原因所在，也就是指对诊断对象（汽车）进行故障识别和异常确定。广义上说，汽车诊断技术还包括对从过去到现在，从现在到未来一系列信息资料所进行的科学预测工作，它不仅仅是一种检测技术，而应该是从汽车计划设计开始，一直到报废为止，在汽车整个寿命过程中都起作用的诊断技术。国标GB5624-85《汽车维修术语》中对汽车检测诊断的常用术语做了如下规定：汽车故障——汽车部分或完全丧失工作能力的现象。按丧失工作能力的程度分为局部故障和完全故障。按发生后果分为一般故障、严重故障、致命故障。汽车检测——确定汽车技术状况和工作能力的检查。按汽车检测的目的可分为安全环保检测和综合性能检测。汽车故障诊断技术——是在汽车不解体或不完全解体的前提下，依靠先进的传感器技术与检测技术，采集发动机的各种具有某些特征的动态信息，并对这些信息进行各种分析、处理、区分、识别并确认其异常表现，预测其发展趋势，查明其产生原因、发生部位和严重程度，提出针对性的维修措施和处理方法[1]。汽车在使用过程中，由于某一种或几种原因的影响，其技术状况将随行驶里程的增加而变化，其动力性、经济性、可靠性、安全性将逐渐或迅速降低，排气污染和噪声加剧，故障率增加，这不仅对汽车的运行安全、运行消耗、运输效率、运输成本及环境造成极大的影响，甚至还直接影响到汽车的使用寿命，因而研究汽车故障的变化规律，定期检测汽车的使用性能，及时而准确的检测出故障部位并排除故障，就成为汽车使用技术的一项重要内容。因此，汽车故障诊断检测是恢复使用汽车的关键，是汽车使用技术的中心环节[2]。2.1.2研究汽车故障检测诊断技术的目的和意义（1）汽车故障检测诊断的目的汽车检测诊断技术包括汽车的检测技术和汽车的诊断技术。通过对汽车进行检测与诊断可以再不解体的情况下判断汽车的技术状况，为汽车的继续运行或维修提供可靠依据。汽车检测包括安全环保检测和主要性能检测。汽车安全环保检测指的是在不解体的情况下定期或不定期的对汽车进行外观、制动与转向性能、排放与噪声、前照灯及车速表等进行检测，从而建立安全和公害监控体系，确保运行车辆具有符合要求的外观容貌、良好的安全性能，并控制其对环境的污染，使车辆在安全高效的情况下运行。而主要性鲁东大学本科毕业设计4能检测是在不解体的情况下，定期或不定期的对汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性及乘坐舒适性等进行检测。其目的：一是运行车辆的工作能力和技术状况，查明故障或隐患的部位及原因；二是对维修车辆实施维修监督，建立质量监控体系，确保车辆维修质量，以创造更大的经济效益和社会效益[3]。（2）汽车检测诊断技术的意义汽车检测诊断技术是一种全新的、现代化的检验工作，利用必要的仪器、设备进而确定汽车的技术状况。在汽车维修和安全中起着重要的作用。从整体上看，汽车检测诊断技术的意义概括为[4]：1）汽车检测与诊断技术是实施汽车维修制度的重要保证我国实行汽车维修制度属于计划维修制度，车辆的维修必须贯彻预防为主、定期检测、强制维护、视情修理的原则。这种维修制度是根据车辆检测和诊断的结果，对车辆进行视情修理，这样可以减少不必要的拆卸，避免盲目修理或失修现象地发生，能最大限度地发挥零件的使用潜力，提高汽车的可靠性和使用经济效益。然而这一制度的实施是以先进的的汽车检测诊断技术为前提的。可以想象，如果没有汽车检测诊断技术，要实现视情维修则是一句空话。因此，汽车诊断技术是检查、鉴定车辆状况和维修质量的重要手段，也是促进维修技术发展，实现视情修理的重要保证。2）发展汽车检测与诊断技术是提高维修效率、监督维修质量的迫切需要随着汽车工业的发展，汽车保有量迅速增长，汽车维修任务相应增加，同时由于汽车结构日益复杂，电子化程度的提高，汽车维修难度的增大，由此产生的直接后果是熟练汽车维修人员的缺乏，单凭经验进行汽车维修并不能适应现代汽车的技术需要。为了提高汽车的维修效率，应采用先进的汽车检测诊断技术，随着汽车结构的日益复杂，汽车检测诊断技术的地位越来越高，人们更加依赖于汽车检测诊断技术。没有汽车检测诊断技术，车辆的故障就不能迅速排除，车辆的技术状况就不能迅速恢复；没有汽车检测诊断技术，车辆的维修质量也不能得到有效地监督。因此，汽车检测诊断技术在汽车技术保障中处于十分关键的地位，它是提高维修效率、保证维修质量的重要措施。3）加强汽车安全技术的检测是确保汽车安全的重要手段随着汽车数量的