Xây dựng hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán trạng thái kỹ thuật động cơ ô tô TS.. Nguyễn văn bang Bộ môn Cơ khí ôtô Khoa Cơ khí - Trường Đại học GTVT Tóm tắt: Báo cáo trình bμy phương p
Trang 1Xây dựng hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán
trạng thái kỹ thuật động cơ ô tô
TS Nguyễn văn bang
Bộ môn Cơ khí ôtô
Khoa Cơ khí - Trường Đại học GTVT
Tóm tắt: Báo cáo trình bμy phương pháp xây dựng hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán
trạng thái kỹ thuật động cơ xăng ô tô, khẳng định tính khả thi của hệ chuyên gia đã xây dựng
Summary: The article presents a method of building expert system assisting in
diagnosing technical status of the automobile gasoline engines, aknowledging the feasibility the
expert system built
Hệ chuyên gia (expert system) là hệ máy
tính gồm các thuật toán thực hiện một nhiệm
vụ nghề nghiệp chuyên môn, thường khó khăn
ở mức (hoặc đôi khi quá mức) của một chuyên
gia Các chuyên gia giải bài toán nhờ sử dụng
tổ hợp tri thức có thực và khả năng lập luận ở
hệ chuyên gia, hai điểm cốt yếu đó nằm trong
hai thành phần tách riêng nhưng có liên quan
chặt chẽ với nhau là cơ sở tri thức và cơ chế
suy diễn Cơ sở tri thức cung cấp các sự kiện
và quy tắc riêng về chủ đề và cơ chế suy diễn
cung cấp khả năng lập luận để rút ra các kết
luận Các hệ chuyên gia cũng cho những công
cụ bổ sung dưới dạng các giao diện với người
sử dụng và các phương tiện giải thích [1]
Vẻ hấp dẫn của một hệ chuyên gia dựa
trên khả năng sẵn sàng và khả năng thích ứng
của nó Không giống như chuyên gia người
cần phải ăn, ngủ, giải trí, nghỉ ngơi, hệ chuyên
gia luôn sẵn sàng để sử dụng 24 giờ/ngày, với
mọi ngày trong năm Có thể lập được rất nhiều hệ chuyên gia trong khi số chuyên gia người có hạn Hơn nữa, không phải như người,
hệ chuyên gia không bao giờ chết Tri thức của hệ chuyên gia có thể dễ dàng sao chép lưu giữ, trong khi khó mà lấy được vĩnh viễn tri thức của một chuyên gia Một ưu thế nữa của
hệ chuyên gia là nó không có cá tính Như ta
đã thấy cá tính không phải khi nào cũng tương thích Nếu bạn không ưa một chuyên gia nào
đó thì bạn sẽ rất miễn cưỡng sử dụng tri thức của họ Tình huống ngược lại cũng đúng Một chuyên gia người nếu không thích bạn thì sẽ không đưa ra những thông tin tin cậy
Các bước để xây dựng hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô như sau: Xây dựng ma trận chẩn đoán; Xây dựng tập luận; Xây dựng chương trình cho máy tính
Để minh hoạ, chúng ta chọn đối tượng chẩn đoán là động cơ xăng ô tô Ma trận chẩn
đoán gồm 9 cột 8 hàng (Bảng 1) [2]
Trang 2Các hư hỏng được lựa chọn: X1 - Mòn các
chi tiết nhóm piston xi lanh (vòng găng và xi
lanh); X2 - Mòn cổ trục, cổ biên và các bạc lót;
xét đến mòn bạc và cổ trục cam mòn vành và
cung cấp nhiên liệu Chủ yếu xét đến lượng
Hỏng hệ thống bôi trơn (áp suất dầu bôi trơn
-Hỏng hệ thống đánh lửa (lửa yếu hoặc đánh
lửa không đúng thời điểm)
Trên đây là những hư hỏng lớn của động
cơ, quyết định đến tính năng động lực và kinh
tế của ô tô
Các thông số chẩn đoán (triệu chứng)
được lựa chọn trên cơ sở lập luận sau:
- Công suất động cơ và lượng tiêu thụ nhiên liệu là những thông số hiệu quả, đặc trưng cho tình trạng kỹ thuật của hầu hết các cụm, hệ thống, bộ phận cấu thành đông cơ Trong quá trình sử dụng, tình trạng kỹ thuật của các cụm, hệ thống bị biến xấu, làm giảm công suất của động cơ và tăng lượng tiêu thụ nhiên liệu Đây là hai thông số chẩn đoán quan trọng để đánh giá tình trạng kỹ thuật tổng quát của động cơ Các thông số chẩn
đoán này giúp ta phân biệt ngay được động cơ nào còn tốt, động cơ nào cần chẩn đoán tiếp
để phát hiện bệnh cụ thể
tổng quát của động cơ Các thông số chẩn
đoán này giúp ta phân biệt ngay được động cơ nào còn tốt, động cơ nào cần chẩn đoán tiếp
để phát hiện bệnh cụ thể
- Nhóm các thông số chẩn đoán thứ hai
ta quan tâm là các thông số biểu hiện rõ nét
ra bên ngoài, dễ nhận biết ngay bằng trực quan, bằng thiết bị, dụng cụ đồng hồ đo được trang bị sẵn trên ô tô và các dụng cụ thiết bị khác
- Nhóm các thông số chẩn đoán thứ hai
ta quan tâm là các thông số biểu hiện rõ nét
ra bên ngoài, dễ nhận biết ngay bằng trực quan, bằng thiết bị, dụng cụ đồng hồ đo được trang bị sẵn trên ô tô và các dụng cụ thiết bị khác
STT
Hư hỏng
Triệu chứng
Mòn các chi tiết nhóm piston -
xi lanh (X1)
Mòn các chi tiết nhóm trục khuỷu - thanh truyền (X2)
Mòn các chi tiết cơ
cấu phối khí (X3)
Hỏng gioăng quy lát (X 4 )
Hỏng gioăng ống nạp (X5)
Hỏng
hệ thống cung cấp nhiên liệu (X6)
Hỏng
hệ thống bôi trơn (X7)
Hỏng
hệ thống làm mát (X8)
Hỏng
hệ thống
đánh lửa (X9)
1 Giảm công suất
2
Tăng lượng tiêu
thụ nhiên liệu
(S2)
4
Thay đổi thành
phần hoá học,
màu sắc khí thải
(S4)
5 Giảm áp suất
6
Giảm độ chân
không trong
đường ống nạp
(S6)
7 Giảm áp suất
8
Tăng lượng lọt
hơi xuống cácte
(S 8 )
Bảng 1 Ma trận chẩn đoán trạng thái kỹ thuật động cơ xăng ôtô
"
Trang 3Trên cơ sở phân tích ta chọn các thông
lọt hơi xuống cacte
Bảng ma trận chẩn đoán biểu
thị mối quan hệ giữa các thông số
kết cấu (hư hỏng) và các thông số
chẩn đoán (triệu chứng) Trong
bảng này hàng ngang là các thông
giữa các hàng và cột có giá trị 1
nếu chúng có quan hệvới nhau và
có giá trị 0 nếu chúng không có quan hệ
Từ ma trận chẩn đoán, ta xây dựng tập
luận để tạo điều kiện xử lý thông tin bằng máy
tính Tập luận phải đảm bảo các yêu cầu:
- Xem xét hết các khả năng hư hỏng của
đối tượng chẩn đoán;
- Thể hiện đúng mối quan hệ giữa các
triệu chứng và các hư hỏng;
- Loại trừ các thông tin thừa Các thông
tin thừa dễ dẫn đến kết quả chẩn đoán sai,
thậm trí không thể đưa ra kết quả chẩn đoán
cuối cùng
Khi xây dựng tập luật đã sử dụng phương
pháp suy diễn loại trừ với các bước như sau:
- Tối thiểu hoá ma trận nguồn: Trong ma
trận nguồn (bảng 1) có 9 cột đều khác nhau
về điều kiện 0 và 1 vì vậy ta giữ nguyên; có 2
dòng (S1 và S2) có các điều kiện 0 và 1 giống
nhau nên gộp làm một Ma trận tối thiểu còn 7
dòng và 9 cột Xếp thứ tự các dòng theo
nguyên tắc: triệu chứng nào biểu hiện nhiều
bệnh thì xếp lên trên, triệu chứng biểu hiện ít
bệnh nhất xếp ở hàng cuối cùng
chứng trong ma trận tối thiểu, mỗi nút có hai nhánh “có” và “không” xuất hiện triệu chứng
đó (C,K), hư hỏng ở bộ phận nào thể hiện ở các “lá” (hình 1) [2]
Hình 1 Cây quyết định chẩn đoán trạng thái kỹ thuật động cơ
xăng ôtô
Từ “cây quyết định“ ta có tập luật gồm 18 luật Mỗi luật là một đường di trong “cây” từ
là nếu động cơ không bị giảm công suất (hoặc không tăng lượng tiêu thụ nhiên liệu) thì trạng thái kỹ thuật là tốt Luật thứ bảy: nếu S1 (hoặc
S2), S3, S4 có xuất hiện; S5, S6, S7 không xuất
bị giảm công suất (hoặc tăng lượng tiêu thụ nhiên liệu), bị nóng, có thay đổi thành phần hoá học, màu sắc khí thải, không giảm áp suất dầu bôi trơn, không giảm áp suất cuối kỳ nén, không giảm độ chân không trong đường ống nạp thì chắc chắn bị hỏng hệ thống đánh lửa có khả năng hư hỏng hệ thống làm mát Luật thứ 18: nếu S1 (hoặc S2), S3, S4, S5, S6,
toàn - nghĩa là nếu xuất hiện cả 8 triệu chứng trong ma trận chẩn đoán thì động cơ không có khả năng làm việc Trên cơ sở tập luật, ta xây dựng chương trình cho máy tính bằng ngôn ngữ Delphi Khi chẩn đoán, trên màn hình
hiện hai menu ở góc trên bên trái: Chức năng, Giúp đỡ (hình 2)
Trang 4Menu Chức năng có ba chức năng sau:
- Chẩn đoán mới; - Cấu hình máy in; - Thoát
khỏi chương trình; Khi chọn chức năng “Chẩn
đoán mới” trên màn hình sẽ hiện nên các câu
hỏi “xe của bạn có bị các triệu chứng sau
không?” Người sử dụng sẽ lần lượt trả lời “Có”
hoặc “Không” Quá trình hỏi đáp sẽ dừng lại
khi hệ thống suy diễn trên cơ sở tri thức đưa ra
kết quả chẩn đoán, chúng ta có thể thoát khỏi
chương trình hoặc báo cáo kết quả
Hình 2 Giao diện giữa người vμ máy
Kết luận
Trong những năm gần đây, số hệ chuyên
gia được áp dụng vào thực tiễn tăng lên đáng
kể Các lĩnh vực mà hệ chuyên gia xâm nhập
rất đa dạng trong đó có lĩnh vực chẩn đoán hư
hỏng của thiết bị máy móc Hệ chuyên gia trợ
giúp chẩn đoán trạng thái kỹ thuật động cơ
ôtô theo nội dung của bài báo này tuy khả thi
nhưng còn rất sơ sài, cần được hoàn chỉnh
hơn nữa về cả bề rộng lẫn chiều sâu để vừa
đảm bảo tính khoa học và tính thực tiễn
Tài liệu tham khảo
[1] Phạm Thanh Thuý Trí tuệ nhân tạo NXB giáo
dục, Hà Nội,1996
[2] Bùi Quang Vinh Nghiên cứu xây dựng cơ sở tri
thức của hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán trạng
thái kỹ thuật ô tô Luận văn thạc sỹ KHKT, Hà Nội,
1998
[3] Ngô Thμnh Bắc, Nguyễn Xuân Phú Chẩn đoán
trạng thái kỹ thuật ôtô NXB KHKT, Hà Nội, 1994♦
