CN115048095A - 一种专家系统故障诊断程序生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种专家系统故障诊断程序生成方法。根据故障诊断流程编辑诊断程序结构图，所述诊断程序结构图包括根节点、判断节点、故障节点和各个节点之间的连线；所述根节点用于存储故障程序名，所述判断节点用于存储故障判断逻辑，所述故障节点用于存储判断的故障信息；从所述诊断程序结构图的根节点开始，将所述诊断程序结构图中的全部节点解析成专家系统clips语言，得到完整的故障诊断程序。本发明技术方案降低了使用专家系统clips语言编写故障诊断程序的难度。
Description
技术领域
本发明涉及故障诊断程序生成技术领域，尤其涉及一种专家系统故障诊断程序生成方法。
背景技术
clips语言在航天器故障诊断领域有着广泛的应用，它是美国航空航天局/约翰逊太空中心( NASA/Johnson Space Center) 用 C 语言设计的。设计的目的是可移植性高、成本低和易于与外部系统集成。但clips语句比较难理解，如果用户想要系统支持诊断复杂的故障，就必须学习一门新的语言，这对用户来说十分不友好。本发明使用图像拖拽加简单语法的判断式录入的方式就可以生成判断逻辑复杂的故障诊断语句，后台会将此图像数据转成复杂的专家系统程序，专家系统通过运行此程序可对航天器运行的故障进行诊断，准确定位到具体的故障。clips语言作为航天器碰撞预警、故障诊断使用较为广泛的语言，目前市面上已经有一些基于clips专家系统语言开发的航天器故障诊断系统，但一般只支持对开发人员已经知道并编好诊断程序的故障进行诊断。最好的方式是交由用户自己去拓展诊断程序，但clips语言学习成本较高，程序语句理解难度较大，目前市面上已经有一些转换工具，但可以转换的判断逻辑都较为简单，也没有一种成熟的方案来简化用户进行复杂clips故障诊断程序的创建过程。
目前现有技术中已经有一些基于clips专家系统语言开发的航天器故障诊断系统，但一般只支持是对指定的故障进行诊断，程序拓展性教差，若想支持对各种新发生的故障进行诊断，就必须由专业的专家系统编程人员，写好对这些新故障的诊断程序并录入系统，但面对生产环境新出现的故障，诊断程序录入的实时性较差。若交由用户自己进行诊断程序拓展，则需要用户对专家系统语言有较高的了解，但是clips编程比较复杂，学习成本较高。目前市面上的转换工具，支持转换的诊断规则都较为简单，无法完全支持clips语言的所有函数及运算符，对于判断过程复杂的故障就无能为力，目前也没有一种成熟的方案来简化用户录入复杂的clips故障诊断程序。
发明内容
本发明提供一种专家系统故障诊断程序生成方法，降低了使用专家系统clips语言编写故障诊断程序的难度。
本发明一实施例提供一种专家系统故障诊断程序生成方法，包括以下步骤：
根据故障诊断流程编辑诊断程序结构图，所述诊断程序结构图包括根节点、判断节点、故障节点和各个节点之间的连线；所述根节点用于存储故障程序名，所述判断节点用于存储故障判断逻辑，所述故障节点用于存储判断的故障信息；
从所述诊断程序结构图的根节点开始，将所述诊断程序结构图中的全部节点解析成专家系统clips语言，得到完整的故障诊断程序。
进一步的，所述故障判断逻辑具体为第一判断式，所述第一判断式为用户编辑所述诊断程序结构图时输入的判断式；所述故障信息包括故障id、故障名称和故障等级。
进一步的，对所述诊断程序结构图中的全部节点进行解析时，对根节点下的各级子节点进行逐层遍历；对各级判断节点进行解析时，将所述判断节点中的第一判断式解析为第一clips判断式，并获取所述第一clips判断式中的变量和所述第一clips判断式指向的子节点；
当所述子节点为故障节点时，采用clips语言声明所述故障节点的故障信息，并将声明的故障信息和第一clips判断式的判断式进行结合；当所述子节点为判断节点时，则对所述子节点的第一判断式和下级节点进行解析，并将所述子节点的解析结果和所述第一clips判断式进行结合；
直到所述各级子节点完成解析，合并全部判断节点的变量并采用clips语言声明所述变量，并将声明的变量信息作为所述故障诊断程序的头部信息。
进一步的，将第一判断式解析为第一clips判断式时，根据括号和运算符对所述第一判断式进行逐层拆分得到多个局部判断式及其对应的占位符，具体包括：
根据括号和运算符对所述第一判断式进行逐层拆分得到最内层的局部判断式、中间层局部判断式和最外层的局部判断式，并为所述内层的局部判断式、中间层局部判断式和最外层的局部判断式分配相应的占位符；所述最内层的局部判断式中不包含占位符、所述中间层的局部判断式中包含最内层的局部判断式对应的占位符，所述最外层的局部判断式中包含中间层的局部判断式对应的占位符。
进一步的，根据以下步骤将所述判断节点中的第一判断式解析为第一clips判断式：
根据括号和运算符对所述第一判断式进行逐层拆分得到多个局部判断式及其对应的占位符，为所述多个局部判断式分配相应的占位符，并将所述多个局部判断式及其对应的占位符以键值对的形式保存至第一Map对象中；
当所述第一Map对象的局部判断式中包含占位符时，则从所述第一Map对象获取最外层的局部判断式，将所述最外层的判断式解析成第一clips判断式；当所述第一clips判断式中存在占位符时，重复执行占位符替换操作，直至所述第一clips判断式中不包含占位符时，则输出所述第一clips判断式；
当所述第一Map对象的局部判断式中不包含占位符时，直接将所述第一Map对象的局部判断式解析成第一clips判断式，并输出所述第一clips判断式。
进一步的，所述占位符替换步骤具体包括：获取所述第一clips判断式中的占位符，根据所述占位符从所述第一Map对象中获取相应的局部判断式，将所述相应的局部判断式解析成第二clips判断式，将所述第二clips判断式代入所述第一clips判断式中。
本发明的实施例，具有如下有益效果：
本发明提供了一种专家系统故障诊断程序生成方法，该方法使用了类似思维导图的图形化方式来显示各个判断节点和故障节点的依赖关系，简单明了地表示出了程序的整体结构及复杂度。本发明在判断节点中使用了语法简单的类数学计算式，用户只需要有简单的数学知识就可以完成复杂的故障诊断程序编程，用户不用学习clips语言复杂的语法。本发明能适应clips专家系统所能支持的所有函数及运算规则。本发明可以通过简单的图像编辑加通俗易懂的类数学计算式就可以完成复杂的clips故障诊断程序编程，程序生成完成后可立即生效，系统的可拓展性较好。本发明降低了使用专家系统clips语言进行编程的难度。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的专家系统故障诊断程序生成方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的专家系统故障诊断程序生成方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一实施例提供的一种专家系统故障诊断程序生成方法，包括以下步骤：
步骤S101：根据故障诊断流程编辑诊断程序结构图，所述诊断程序结构图包括根节点、判断节点、故障节点和各个节点之间的连线；所述根节点用于存储故障程序名（如故障诊断程序），所述判断节点用于存储故障判断逻辑，所述故障判断逻辑具体为第一判断式，所述第一判断式为用户编辑所述诊断程序结构图时输入的判断式（即一种语法简单的类数学计算式）；所述故障节点用于存储判断的故障信息（如电压超下限）。所述诊断程序结构图的图像数据中包含节点信息、连线信息，所述节点信息包含节点名、节点类型、父节点id、判断式以及其对应的子节点id，节点样式。所述连线信息包含源节点id样式信息及目标节点id样式信息。
步骤S102：从所述诊断程序结构图的根节点开始，将所述诊断程序结构图中的全部节点解析成专家系统clips语言，得到完整的故障诊断程序。
作为其中一种实施例，对所述诊断程序结构图中的全部节点进行解析，具体包括：
对所述诊断程序结构图中的全部节点进行解析时，对根节点下的各级子节点进行逐层遍历；对各级判断节点进行解析时，将所述判断节点中的第一判断式解析为第一clips判断式，并获取所述第一clips判断式中的变量和所述第一clips判断式指向的子节点；
当所述子节点为故障节点时，采用clips语言声明所述故障节点的故障信息，并将声明的故障信息和第一clips判断式的判断式进行结合；当所述子节点为判断节点时，则对所述子节点的第一判断式和下级节点进行解析，并将所述子节点的解析结果和所述第一clips判断式进行结合；
直到所述各级子节点完成解析，合并全部判断节点的变量并采用clips语言声明所述变量，并将声明的变量信息作为所述故障诊断程序的头部信息。
作为其中一种实施例，对所述诊断程序结构图中的全部节点进行解析，具体为包括：
步骤S1021：如图1所示，所述诊断程序结构图中包括根节点、判断节点和故障节点。解析所述根节点，得到defrule TEST-1_专家系统故障诊断。
步骤S1022：将判断节点1的多个第一判断式分别进行解析。将其中一个第一判断式
解析为第一clips判断式:
获取所述第一clips判断式中的变量VAR7031、VAR7029和VAR6071，获取所述第一clips判断式指向的子节点，即故障节点1，采用clips语言声明所述故障节点1的故障信息：
其中，level severe为故障等级，电流超上限为故障名称，1477556为故障id。声明所述故障信息是指对故障名称和故障id进行赋值操作，并打印故障等级。将声明的故障信息和所述第一clips判断式进行结合得到：
步骤S1023：解析另一第一判断式为第一clips判断式
，获取所述第一clips判断式中的变量VAR6071；该第一clips判断式指向的子节点为故障节点2，采用clips语言声明所述故障节点2的故障信息，将声明的故障信息和所述第一clips判断式
进行结合得到：
步骤S1024：解析另一第一判断式为第一clips判断式
，获取所述第一clips判断式的变量VAR60702；该第一clips判断式指向的子节点，即判断节点2，对所述判断节点2的第一判断式进行解析，得到第一clips判断式:
步骤S1024：直到所述各级子节点完成解析，合并全部判断节点的变量并采用clips语言声明所述变量，并将声明的变量信息作为所述故障诊断程序的头部信息。
步骤S1025：将所述步骤S1021-S1024得到的解析结果进行结合，得到完整的故障诊断程序：
作为其中一种实施例，根据括号和运算符对所述第一判断式进行逐层拆分得到多个局部判断式及其对应的占位符，具体包括：
根据括号和运算符对所述第一判断式进行逐层拆分得到最内层的局部判断式、中间层局部判断式和最外层的局部判断式，并为所述内层的局部判断式、中间层局部判断式和最外层的局部判断式分配相应的占位符；所述最内层的局部判断式中不包含占位符、所述中间层的局部判断式中包含最内层的局部判断式对应的占位符，所述最外层的局部判断式中包含中间层的局部判断式对应的占位符。
作为其中一种实施例，根据以下步骤将所述判断节点中的第一判断式解析为第一clips判断式：
根据括号和运算符对所述第一判断式进行逐层拆分得到多个局部判断式，为所述多个局部判断式分配相应的占位符，并将所述多个局部判断式及其对应的占位符以键值对的形式保存至第一Map对象中。
当所述第一Map对象的局部判断式中包含占位符时，则从所述第一Map对象获取最外层的局部判断式，将所述最外层的判断式解析成第一clips判断式；当所述第一clips判断式中存在占位符时，重复执行占位符替换操作，直至所述第一clips判断式中不包含占位符时，则输出所述第一clips判断式。
所述占位符替换步骤具体为：获取所述第一clips判断式中的占位符，根据所述占位符从所述第一Map对象中获取相应的局部判断式，将所述相应的局部判断式解析成第二clips判断式，将所述第二clips判断式代入所述第一clips判断式中。
当所述第一Map对象的局部判断式中不包含占位符时，直接将所述第一Map对象的局部判断式解析成第一clips判断式，并输出所述第一clips判断式。
作为其中一种详细的实施例，第一判断式为：
步骤S1027：对所述第一判断式进行逐层拆分得到多个局部判断式及其对应的占位符：
其中，冒号右边的为局部判断式，冒号左边的为该局部判断式对应的占位符。最内层的局部判断式为：
中间层的局部判断式为：
最外层的局部判断式为：
。将所述局部判断式及其对应的占位符以键值对的形式保存至Map对象中。
步骤S1028：判断所述Map对象的局部判断式中是否包含占位符，若是，则从所述Map对象中获取最外层的局部判断式，将所述最外层的局部判断式:[data5]+[data4]>100and[data0]，解析为第一clips判断式:
步骤S1029：判断所述第一clips判断式中是否存在占位符，若是，则从所述第一clips判断式:
中获取占位符[data5]、[data4]和[data0]。
根据所述[data5]、[data4]和[data0]获取相应的局部判断式:
并对所述相应的局部判断式进行解析得到第二clips判断式，将所述第二clips判断式代入所述第一clips判断式中。
步骤S10210：继续执行所述步骤S1029，直至所述第一clips判断式中不包含占位符时，则输出所述第一clips判断式:
本发明使用了类似思维导图的图形化方式来显示各个判断节点和故障节点的依赖关系，简单明了地表示出了程序的整体结构及复杂度。本发明在判断节点中使用了语法简单的类数学计算式，用户只需要有简单的数学知识就可以完成复杂的故障诊断程序编程，用户不用学习clips语言复杂的语法。本发明能适应clips专家系统所能支持的所有函数及运算规则。本发明可以通过简单的图像编辑加通俗易懂的类数学计算式就可以完成复杂的clips故障诊断程序编程，程序生成完成后可立即生效，系统的可拓展性较好。本发明降低了使用专家系统clips语言进行编程的难度。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
Claims (6)
1.一种专家系统故障诊断程序生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据故障诊断流程编辑诊断程序结构图，所述诊断程序结构图包括根节点、判断节点、故障节点和各个节点之间的连线；所述根节点用于存储故障程序名，所述判断节点用于存储故障判断逻辑，所述故障节点用于存储判断的故障信息；
从所述诊断程序结构图的根节点开始，将所述诊断程序结构图中的全部节点解析成专家系统clips语言，得到完整的故障诊断程序。
2.根据权利要求1所述的专家系统故障诊断程序生成方法，其特征在于，所述故障判断逻辑具体为第一判断式，所述第一判断式为用户编辑所述诊断程序结构图时输入的判断式；所述故障信息包括故障id、故障名称和故障等级。
3.根据权利要求2所述的专家系统故障诊断程序生成方法，其特征在于，对所述诊断程序结构图中的全部节点进行解析时，对根节点下的各级子节点进行逐层遍历；对各级判断节点进行解析时，将所述判断节点中的第一判断式解析为第一clips判断式，并获取所述第一clips判断式中的变量和所述第一clips判断式指向的子节点；
当所述子节点为故障节点时，采用clips语言声明所述故障节点的故障信息，并将声明的故障信息和第一clips判断式的判断式进行结合；当所述子节点为判断节点时，则对所述子节点的第一判断式和下级节点进行解析，并将所述子节点的解析结果和所述第一clips判断式进行结合；
直到所述各级子节点完成解析，合并全部判断节点的变量并采用clips语言声明所述变量，并将声明的变量信息作为所述故障诊断程序的头部信息。
4.根据权利要求3所述的专家系统故障诊断程序生成方法，其特征在于，将第一判断式解析为第一clips判断式时，根据括号和运算符对所述第一判断式进行逐层拆分得到多个局部判断式及其对应的占位符，具体包括：
根据括号和运算符对所述第一判断式进行逐层拆分得到最内层的局部判断式、中间层局部判断式和最外层的局部判断式，并为所述内层的局部判断式、中间层局部判断式和最外层的局部判断式分配相应的占位符；所述最内层的局部判断式中不包含占位符、所述中间层的局部判断式中包含最内层的局部判断式对应的占位符，所述最外层的局部判断式中包含中间层的局部判断式对应的占位符。
5.根据权利要求4所述的专家系统故障诊断程序生成方法，其特征在于，根据以下步骤将所述判断节点中的第一判断式解析为第一clips判断式：
根据括号和运算符对所述第一判断式进行逐层拆分得到多个局部判断式及其对应的占位符，为所述多个局部判断式分配相应的占位符，并将所述多个局部判断式及其对应的占位符以键值对的形式保存至第一Map对象中；
当所述第一Map对象的局部判断式中包含占位符时，则从所述第一Map对象获取最外层的局部判断式，将所述最外层的判断式解析成第一clips判断式；当所述第一clips判断式中存在占位符时，重复执行占位符替换操作，直至所述第一clips判断式中不包含占位符时，则输出所述第一clips判断式；
当所述第一Map对象的局部判断式中不包含占位符时，直接将所述第一Map对象的局部判断式解析成第一clips判断式，并输出所述第一clips判断式。
6.根据权利要求5所述的专家系统故障诊断程序生成方法，其特征在于，所述占位符替换步骤具体包括：获取所述第一clips判断式中的占位符，根据所述占位符从所述第一Map对象中获取相应的局部判断式，将所述相应的局部判断式解析成第二clips判断式，将所述第二clips判断式代入所述第一clips判断式中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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