用模糊謂詞描述含有模糊信息的事實，模糊謂詞邏輯用四元組表示為

謂詞名（對象，屬性，模糊值，隸屬度）

例如事實:機油溫度太高，隸屬度0.95，表示為

Fact（機油，溫度，太高，0195）

（三）診斷型知識

診斷型知識采用產(chǎn)生式規(guī)則表示，最初形式為

IF規(guī)則條件部分（條件1，條件2，⋯，條件n）

THEN結(jié)論

運行狀態(tài)故障診斷知識的模糊性十分顯著，為了恰當描述這種模糊性，必須對產(chǎn)生式規(guī)則加以改進。例如噴油泵損壞的故障癥狀集為

F油泵損壞={（柴油機冒黑煙，0.5），（柴油機功率過小，0.3），（廢氣溫度低，0.2）}

可用產(chǎn)生式規(guī)則表示為

IF（柴油機冒黑煙，0.5）and（柴油機功率過小，0.3）and（廢氣溫度低，0.2）

THEN噴油泵損壞（Rcf）式中Rcf為規(guī)則強度，描述規(guī)則的前提條件對結(jié)論的支持程度，0Rcf≤1。

為了描述規(guī)則的模糊性，還需給規(guī)則設一個應用閾值，記為τ，0τ≤1。在推理中，只有當產(chǎn)生的規(guī)則實例的前提條件部分的整體真度不小于應用閾值，此規(guī)則才得以激活。Rcf和τ的值由經(jīng)驗確定。不失一般性，改進后的模糊產(chǎn)生式規(guī)則形式為

IF（Y1，W1）and（Y2，W2）and⋯and（Yj，Wj）and⋯and（Yn，Wn）

THENT（Rcf，τ）

式中Yj（j=1，2，⋯，n）、T為模糊謂詞；Wj（j=1，2，⋯，n）為權(quán)值，描述規(guī)則前提條件中每個因素對規(guī)則結(jié)論的影響程度，且滿足。改進后的產(chǎn)生式規(guī)則把知識的模糊性全面表達出來。

規(guī)則前提條件的每一個條件項（Yj，Wj）描述一個事實，在推理過程中，原始事實即初始參數(shù)表征的事實，其真度即參數(shù)模糊化的隸屬度；一條規(guī)則被觸發(fā)，加入推理鏈，則此規(guī)則的結(jié)論部分又成為新的事實，去匹配其它規(guī)則的條件部分，出現(xiàn)的新事實即非原始事實，非原始事實的真度由不精確推理獲得。改進后的規(guī)則在系統(tǒng)內(nèi)部的表示通式為

Rule（RGNO，RNO，CondList，Condweight，Conc2NO，Rcf，τ，Tag）

式中RGNO為規(guī)則組號，正整數(shù)，要求編號不重疊，按規(guī)則的用途不同分組；RNO為規(guī)則編號，正整數(shù)，不重疊，按規(guī)則強度由大到小排序；CondList為條件序號表，條件序號為正整數(shù)，條件表形如:（Cond2NO1，CondNO2，⋯，CondNOn）；Condweight為與條件表對應的權(quán)值表，項數(shù)與條件表相同；ConcNO為結(jié)論號，正整數(shù)，編號不重疊；如果規(guī)則的結(jié)論不再作為其它規(guī)則的前提條件，則該規(guī)則為含有最終結(jié)果的規(guī)則，Tag值為1，系統(tǒng)的正向推理結(jié)束，得出結(jié)論，其它規(guī)則的Tag值為0。

柴油機狀態(tài)參數(shù)是連續(xù)動態(tài)變化的，且存在大量的隨機干擾，這種與時間相關(guān)的性質(zhì)除了變動趨勢以外，還有其值延續(xù)的時間長短和連續(xù)性。為了表達它的延續(xù)時間和連續(xù)性，將時間因素引入一階謂詞邏輯，產(chǎn)生時序關(guān)系謂詞:（1）Delay（n）當且僅當參數(shù)延遲n個單位時間時為真；（2）Begin（P，t）當且僅當參數(shù)P在t時刻發(fā)生時為真；（3）End（P，t）當且僅當參數(shù)P在t時刻結(jié)束時為真；（4）Last（P，t）當且僅當參數(shù)P延續(xù)n個單位時間時為真；（5）Appear（P1，t，P2）當且僅當參數(shù)P1發(fā)生，經(jīng)過n個單位時間后，P2才發(fā)生時為真；（6）Intr（P，t）當且僅當突發(fā)事件（如柴油機因故障而停止、柴油機水溫報警、柴油機機油溫度報警）在時刻t發(fā)生時為真。

例如，一個表示規(guī)則為

IF柴油機水溫測定值超過正常值+10℃and持續(xù)10min

THEN顯示柴油機水溫故障的時序關(guān)系為

IfLast{TICNO03_（TICN003_t+10），10min}

ThenShow（Diagnosisface柴油機水溫異常）

式中條件Last{TICNO03_（TICNO03_t+10），10min}當采樣值在10min內(nèi)都大于設定正常值10℃時，其真度為1，否則為0。

（四）元知識

元知識是關(guān)于知識的知識，在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，它一般采用與目標層次知識相同的表示形式，并作為一個知識實體與目標層次知識共存于知識庫中，其主要優(yōu)點在于:（1）元級推理與目標層次推理可共享一個推理機；（2）當元規(guī)則與目標規(guī)則由當前數(shù)據(jù)庫內(nèi)容確定為可用規(guī)則時，將優(yōu)先執(zhí)行元規(guī)則；（3）當系統(tǒng)分設目標層次規(guī)則庫和元級規(guī)則庫，系統(tǒng)還將增加一個調(diào)度程序；（4）當有多個目標規(guī)則可用時，由調(diào)度程序根據(jù)元級規(guī)則與可用目標規(guī)則沖突集的匹配情況，從中選擇一條可用規(guī)則執(zhí)行。

四、故障診斷專家系統(tǒng)知識庫組成及應用

（一）知識庫組織

知識庫采用多庫結(jié)構(gòu)的組織模式，包括數(shù)據(jù)庫、事實庫和規(guī)則庫。這樣可以提高系統(tǒng)工作效率，也便于知識的搜索。各庫之間相互獨立，一個庫的修改不會影響其它庫。知識庫的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

為了縮小搜索范圍、提高推理速度，將診斷規(guī)則庫中的規(guī)則分成3組:故障診斷規(guī)則組、故障原因分析規(guī)則組和故障消除措施規(guī)則組，表達形式如下。

故障診斷規(guī)則組:[數(shù)據(jù)，事實]→故障類型；

故障原因分析規(guī)則組:[事實，故障類型]→故障原因；

故障消除措施規(guī)則組:[事實，故障類型，故障原因]→故障消除指導。

同一組的規(guī)則為一層，故障診斷規(guī)則組層次最高，故障原因分析規(guī)則組層次次之，故障消除措施規(guī)則組層次最低。對同一組中的規(guī)則按優(yōu)先級排序編號，排列的原則是:規(guī)則前提條件部分包含元素多的優(yōu)先排列；元素數(shù)量相同，規(guī)則強度大的優(yōu)先排列；規(guī)則強度相同，但問題出現(xiàn)概率大的優(yōu)先排列。

（二）知識修改與擴充

柴油機專家系統(tǒng)知識庫的建造是一個長時間反復測試、修改和擴充的過程。當系統(tǒng)出現(xiàn)以下2種情況時，啟動系統(tǒng)的知識修改與擴充功能:（1）當從現(xiàn)有知識出發(fā)無法診斷故障、給出原因分析和故障消除措施時，系統(tǒng)應主動向?qū)＜仪笾鷣硌a充缺少的知識；（2）當診斷、原因分析和故障消除措施有誤時，系統(tǒng)應允許專家修改現(xiàn)有知識庫，更正存在缺陷的知識。

（三）應用效果

采用故障診斷專家系統(tǒng)對某柴油機近兩年以來的多個典型故障進行了實例考核，其部分診斷結(jié)論如表1。該專家系統(tǒng)診斷的決策報告與實際檢修情況基本相符，說明所建立的知識庫是成功的，系統(tǒng)已具備了較高的診斷能力，通過進一步的完善修改，可望開發(fā)成實用的故障診斷專家系統(tǒng)。

五、結(jié)論

采用綜合型知識表達方式來表達故障診斷知識，用改進的模糊產(chǎn)生式規(guī)則表達診斷型知識，用時序邏輯表達與時間有關(guān)的知識以及采用過程表示法來表達元知識，知識庫采用多庫多層次的組織方式，縮小了搜索空間，為實現(xiàn)高效快速的推理與診斷奠定了基礎，根據(jù)實際使用情況，不斷擴充新的知識，刪除無用的知識，修改有錯誤的知識，逐步提高知識庫的質(zhì)量和系統(tǒng)的水平，可完善柴油機故障診斷專家系統(tǒng)。