3494 2011, Vol.32, No.10 计算机工程与设计 Computer Engineering and Design
0 引 言
众所周知,机电装备系统大多工作在较为恶劣的环境中,
这使得元件加速老化损坏、大量电磁干扰窜入系统,再加上软
件失效和人为操作错误等原因,使得机电装备系统故障停机
时常发生,不仅给企业带来巨大的经济损失,严重时还将危及
人的生命安全。传统的基于监测的故障诊断和事后维修方法
显然不能解决上述问题。随着机电装备大型化、高速化、智能
化的发展趋势,如何保证系统持续可靠运行是目前设计开发
大型复杂机电装备的主要技术难题。针对上述问题,装备自愈
思想应运而生。该理论的研究起源于 20 世纪中期,用以满足
航天飞机、人造卫星、空间探测器等高科技装备和系统安全可
靠运行的需要,并逐渐受到各国研究人员的高度重视。我国学
者对自愈系统的研究主要集中在飞行器自修复、高速压缩机轴
位移故障自愈、高速转子系统故障自愈等领域,主要是利用自
主调理思想,针对具体单一应用,基于外部监测实现系统状态
的调整,缺少自主性和智能性。本文考虑将生物自愈机制赋予
机电装备系统,使之具有自感知、自诊断、自恢复的能力;从结
构和功能两方面入手使系统能够抵抗外来破坏和干扰,探讨一
种具有普适性的装备故障自愈系统设计方法,以改变传统的靠
紧急停车保护机器和信赖人工检修消除故障的传统方法。
1 自愈理论及自愈系统
目前,自愈理论的研究才刚刚起步,还没有形成相对完整
的理论体系,应用多局限于某一领域,如自修复材料的研发、
计算机网络安全和软件设计以及电力系统安全等方面
[
1-3
]
。
机电装备系统自愈的实现依赖于系统状态的渐变性。机
电系统的正常状态与故障状态
(
定义为系统不能完成运行最
低要求的状态
)
之间存在一个模糊的区间
(
可以认为这个模糊
区域代表了系统的“衰退”状态,系统的衰退状态和故障状态
统称为异常状态
)
。一定条件下,系统经由衰退状态在正常与
故障两种状态之间缓慢地变化
(
如图 1 所示
)
。因此,可以考虑
从 3 个方面使系统避免陷入故障状态:
(
1
)
消除系统由衰退状态进入故障状态的条件;
收稿日期:
2010-10-19
;修订日期:
2010-12-20
。
作者简介:仇惠娟
(
1985
-
)
,女,山东青岛人,硕士研究生,研究方向为机电装备故障自愈系统构建方法; 张广明
(
1965
-
)
,男,江苏江都
人,博士后,教授,研究方向为智能控制理论及应用、机电系统综合控制、新能源及其应用、特种设备安全与管理。
E-mail
:
qhj_0106@163.com
基于免疫
Agent
机电装备故障智能自愈系统建模
仇惠娟, 张广明
(
南京工业大学 自动化与电气工程学院,江苏 南京 211816
)
摘 要:为了减少和消除机电装备系统失效及故障的发生,尝试在系统设计阶段引入装备免疫自愈思想。结合已有自愈理
论研究和机电装备系统特点,提出了机电装备故障智能自愈系统的定义。从提高系统自身“免疫”能力的角度出发,探讨一
种具有普适性的故障自愈系统设计方法,并以机电装备主控系统为例,构建基于免疫 Agent 的故障自愈系统模型,对自愈策
略和相关算法进行了初步分析。利用二级放大电路组成的简化控制系统进行仿真研究,验证了该模型算法的可行性。
关键词:机电装备系统; 自愈; 免疫系统; 主控系统; 免疫 Agent
中图法分类号:TP18 文献标识码:A 文章编号:1000-7024
(
2011
)
10-3494-05
Modeling of mechanical and electrical self-healing system based on immune Agent
QIU Hui-juan, ZHANG Guang-ming
(
School of Electrical Engineering and Automation, Nanjing University of Technology, Nanjing 211816, China
)
Abstract:In order to reduce the faults and invalidations of the system, try to induce the ideas of immune and self-healing in the system
design stage. Firstly, combined the existed studies of self-healing theory with the characteristics of the mechanical and electrical systems,
the definition of self-healing system is presented. Secondly, from improving the self immune competence standpoint, based on the
immune agent, a universal design method for the systems, with self-healing capability is discussed. Taking the master control system
of the mechanical and electrical system as an example, the fault-healing model and preliminary analysis of the self-healing strategies and
related algorithms are analyzed and studied. Finally, the feasibility of the method is validated by simulation study of the two-stage am-
plifier, the simplified master control system.
Key words:mechanical and electrical system; self-healing; immune system; master control system; immune Agent
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