引起軸向柱塞泵故障的原因較多，故障原因與故障癥狀之間并不一一對應。本節以scY14-1型軸向柱塞泵為診斷對象，設計軸向柱塞泵故障診斷專家系統。
1、系統各功能模塊
本系統由多級功能模塊組成，主模塊包括癥狀獲取模塊、知識庫管理模塊、診斷推理蝴塊、診斷解釋模塊和系統維護模塊，如圖1所示。
系統各模塊的主要功能介紹如下：
(1)癥狀獲取模塊：由自動獲取和交互獲取兩項成。癥狀獲取模塊通過各種方式獲取診斷處理的有關信息，如從數據庫中自動獲取，或通過人機交互的方式獲取。
圖1故障診斷專冢系統功能示意
(2)知識庫管理模塊：由事實庫、規則庫、條件庫和結論庫組成。該模塊能為知識庫的建立和維護提供各種操作。借助于該模塊，用戶(只針對特權用戶)可以方便地對事實庫、規則庫、條件庫和結論庫進行輸入、修改、添加、刪除、瀏覽等操作。
(3)診斷推理模塊：該模塊只有一個規則推理項。系統根據獲得的癥狀信息，啟用有關規則進行推理，最后給出可能的故障原因。
(4)診斷解釋模塊：由推理過程和中間結果兩項組成。該功能可以存儲初始的診斷信息和診斷推理過程中的各種信息，并對本身的推理過程做出解釋。
(5)系統維護模塊：由一般用戶和特權用戶兩項組成。一般用戶與特權用戶主要的區別就是一般用戶不能對知識庫進行添加、刪除、修改等操作。
2．知識庫
SCYl4—1型軸向柱塞泵容易出現以下7種典型故障。
①不排油或無壓力。
②輸出流量不足。
③壓力不足。
④異常發熱。
⑤振動噪聲大。
⑥軸封漏油。
⑦壓力不穩定，流量不穩定。
因此，對每種故障現象建立故障樹，分故障現象設計不同的知識庫。在人機對話推理過程中，選擇要診斷的典型故障現象，調用相應的知識庫，然后進行推理，從而避免了推理過程中的“組合爆炸”。綜合考慮現有的知識表示方式及故障原因和故障征兆間的因果關系，確定采用基于規則的知識表示方式對故障及故障原因進行數據結構的組織。產生式規則的表達形式是：if P then Q，或者卜Q。其含義是：如果前提P被滿足，則可推出結論Q或執行Q所規定的操作。
以軸向柱塞泵“輸出流量不足”故障建立故障樹，如圖4—40所示。其中，頂事件A為“輸出流量不足”。中間事件：B1為“容積效率低”，B2為“產生氣穴”，B3為“產生氣泡”，C1為“泵內部零件磨損，泄漏嚴重”，C2為“泵裝配不良”。底事件1、2、3為引起B3的原因事件，4和5為引起C1的原因事件，6和7為引起C2的原因事件，8～18為引起B2的原因事件。
圖2軸向柱塞泵“輸出流量不足”故障樹
設計知識庫時將創建事實庫、全局數據庫、規則庫、規則條件庫和規則結論庫5個庫。
事實庫用于存放所有故障、故障原因等文字性描述，并對每一條信息編碼，碼值以每個故障名稱縮寫為前綴，如FR001(圖2中的A)表示軸向柱塞泵輸出流量不足。
全局數據庫用于存放問題的初始事實、推理得到的中間結論以及最后結果等。例如，軸向柱塞泵發生某故障，全局數據庫中有輸出流量不足(A)、產生氣泡(B3)等初始故障信息和事實，推理過程中得到的規則沖突集以及最終結論等。
規則庫存放每一條故障規則，并對每條規則進行編碼，如FRRule001表示if A then B1等。由于此故障樹中只有或節點，不存在與節點，因此在拆分成故障樹時由或連接的父子節點，應拆分成對應子節點數目的幾條規則。例如，圖2中A與B1、B2、B3之間由或連接的父子節點，應拆分為規則：if A then B1，if A then 132，if A then 133。
規則條件庫中存放的是各條規則的條件部分，每個條件對應一條記錄。
規則結論庫中存放的是各條規則的結論部分。
3．推理機與系統
圖3 正向推理流程
推理就是根據一個或幾個已知的判斷，推導出另一個新判斷的思維過程。推理機是專家系統的核心部分。本專家系統采用正向推理策略，從已知的故障現象出發，依據知識庫中的知識，一步一步地推導出最終的故障原因。其推理流程圖如圖3所示。本系統的開發采用面向對象的程序設計方法，利用Visual Basic結合Access數據庫來實現。如圖4—42所示是知識庫管理界面，用戶可以對知識庫進行添加、修改、刪除、查詢等操作。用戶可以根據推理機設計的思路輸入故障現象，逐步找出導致故障發生的最終故障原因。
圖4知識庫管理界面 四柱液壓機雙作用液壓缸方向控制回路故障的原因分析
