汽車故障診斷技術(shù)

1、汽車故障診斷技術(shù)目錄目錄一一汽車故障汽車故障二二汽車故障診斷概述汽車故障診斷概述三三傳統(tǒng)汽車故障診斷技術(shù)傳統(tǒng)汽車故障診斷技術(shù)四四現(xiàn)代汽車故障診斷技術(shù)現(xiàn)代汽車故障診斷技術(shù)汽車故障及其成因汽車故障及其成因一、汽車故障汽車故障是指汽車部分或完全喪失工作能力的現(xiàn)象。產(chǎn)品可以分為：可修復(fù)類和不可修復(fù)類?？尚迯?fù)類產(chǎn)品：指產(chǎn)品發(fā)生故障后可以通過維修恢 復(fù)其規(guī)定功能的產(chǎn)品。不可修復(fù)產(chǎn)品：指產(chǎn)品發(fā)生故障以后不能維修而直 接報廢的產(chǎn)品。汽車故障分類汽車故障分類（1）按照故障發(fā)生的性質(zhì)分為自然故障和人為故障自然故障：汽車在使用期內(nèi)，由于受外部、內(nèi)部不 可抗拒的自然因素的影響而產(chǎn)生的故障。人為故障：汽車在制造和維修中

2、，由于使用了不合 格的零件或違反了裝配的技術(shù)要求，或汽 車在使用中沒有遵守使用條件或者操作工 藝規(guī)程及運輸、保管不當(dāng)?shù)热藶橐蛩卦斐?的故障。（2）按發(fā)生的后果分為一般故障、嚴(yán)重故障和致命故障。故障類別分 類 原 則一般故障可能造成停駛，但不會導(dǎo)致主要零部件損壞，并可以用隨車工具和易損件或價值很低的零件在短時間（約30分鐘）內(nèi)修復(fù)；雖未造成停駛，但已影響正常使用，需調(diào)整和修復(fù)嚴(yán)重故障導(dǎo)致整車性能顯著下降；造成主要零件損壞，且不能用隨車工具和易損備件在短時間（約30分鐘）內(nèi)修復(fù)致命故障涉及人身安全，可能導(dǎo)致人身傷亡；引起主要總成報廢，造成重大經(jīng)濟損失；不符合制動、排放、噪聲等法規(guī)要求汽車故障產(chǎn)生的

3、原因汽車故障產(chǎn)生的原因本身存在著易損本身存在著易損零件零件使用環(huán)境的影響使用環(huán)境的影響駕駛技術(shù)和日常駕駛技術(shù)和日常保養(yǎng)的影響保養(yǎng)的影響零件本身質(zhì)量零件本身質(zhì)量差異差異汽車消費品質(zhì)量汽車消費品質(zhì)量差異差異汽車故障診斷概述汽車故障診斷概述l 醫(yī)學(xué)診斷與汽車故障診斷的比較醫(yī)醫(yī) 學(xué)學(xué) 診診 斷斷汽汽 車車 診診 斷斷1問問 診診患者自述（能否說話？）、癥狀觀察根據(jù)患者自述進行下一步檢查，根據(jù)癥狀入手下一步檢查。1問問 診診車主自述、汽車自述（自珍故障碼）、癥狀檢查有故障碼時按故障碼診斷分析法，無故障碼時按癥狀診斷分析法。2臨臨 床床 診診 斷斷2癥癥 狀狀 診診 斷斷 分分 析析 法法體格檢查基本檢車

4、一般檢查人工檢驗診斷法基本檢查直接檢查基本方法中醫(yī) 望 聞 問 切西醫(yī) 視 觸 叩 聽 嗅問 看 摸 聽 聞 試檢查工具體溫計、血壓計、聽診器、叩診錘、檢眼睛、壓舌板、手電筒溫度計、缸壓表、油壓表、真空表、診斷儀、轉(zhuǎn)速計、工作燈、萬用表等器器 械械 檢檢 查查儀儀 器器 設(shè)設(shè) 備備 診診 斷斷 法法心電圖、肺功能檢查、內(nèi)鏡檢查汽車電腦故障診斷儀、發(fā)動機綜合分析儀、內(nèi)窺鏡檢查3實實 驗驗 診診 斷斷3油油 液液 分分 析析血液、體液、分泌物檢查潤滑油、自動變速器油、轉(zhuǎn)向助力油、燃油、冷卻液、制動液、電解液等排泄物、尿液檢查尾氣排放（CO、HC、二氧化碳、氮氧化物及煙度分析）4醫(yī)醫(yī) 學(xué)學(xué) 影影 像

5、像4X線、超聲波、CT、磁共振超聲波測漏及探傷、磁力探傷、熱像分析、振動分析。5體體 能能 測測 試試5性性 能能 測測 試試速度、摸高、握力、耐力、肺活量發(fā)動機及底盤動力測試、車輪定位檢查、制動力測試、耗油量測試、懸架振動測試、車輪側(cè)滑量測試、噪音測試故障診斷故障診斷 醫(yī)生看病醫(yī)生看病國外汽車診斷技術(shù)發(fā)展國外汽車診斷技術(shù)發(fā)展目前20世紀(jì)80年代20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代20世紀(jì)世紀(jì)50年代年代單向檢測技術(shù)，以機械結(jié)構(gòu)為主隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了單機自動化的檢測診斷設(shè)備，如四輪定位儀等。實現(xiàn)了汽車診斷控制自動化，出現(xiàn)了集檢測工藝、操作、數(shù)據(jù)采集、存儲等功能一體的系統(tǒng)軟件國內(nèi)汽車診斷技術(shù)發(fā)

6、展國內(nèi)汽車診斷技術(shù)發(fā)展 我國是20世紀(jì)60年代開始研究汽車診斷技術(shù)，如發(fā)動機氣缸漏氣量檢測儀等。80年代，隨著汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，汽車診斷技術(shù)得到了迅速發(fā)展，到90年代，我國相繼研制了側(cè)滑試驗臺、制動試驗臺、汽車檢測站以及自主研發(fā)的發(fā)動機故障診斷儀、四輪定位儀等。我國汽車診斷技術(shù)與國外存在的差距我國汽車診斷技術(shù)與國外存在的差距 雖然我國汽車診斷技術(shù)正在快速發(fā)展，但是與國外先進水平相比，還有一定的差距，主要表現(xiàn)在一下三方面。1管理水平還需進一步提高。國內(nèi)已經(jīng)基本建立了車輛檢測診斷制度，實施了“定期檢測、強制維護、視情修理”的汽車維修制度。2診斷設(shè)備和儀器的國產(chǎn)化研發(fā)能力欠佳，而進口診斷設(shè)備價格昂貴，阻

7、礙了我國汽車診斷技術(shù)的發(fā)展。3汽車維修人員的科技知識水平不足。汽車的高科技化，現(xiàn)代檢測設(shè)備的高性能要求維修人員具備一定的專業(yè)知識，懂計算機語言，英語等能力。汽車故障診斷汽車故障診斷 汽車故障診斷技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，它涵蓋多門學(xué)科：現(xiàn)代控汽車故障診斷技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，它涵蓋多門學(xué)科：現(xiàn)代控制理論、信號處理、模式識別、計算機工程、人工智能、電子技術(shù)、應(yīng)制理論、信號處理、模式識別、計算機工程、人工智能、電子技術(shù)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計以及相關(guān)的應(yīng)用學(xué)科。用數(shù)學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計以及相關(guān)的應(yīng)用學(xué)科。汽車故障診斷：汽車不解體或少解體情況下，確定汽車的技術(shù)狀況，查汽車故障診斷：汽車不解體或少解體情況下，確定汽車

8、的技術(shù)狀況，查明故障部位及故障原因的技術(shù)。明故障部位及故障原因的技術(shù)。故障診斷方法分類故障診斷方法分類 汽車故障檢測是通過檢查、檢測、分析、判斷等一系列活動完成的，其基本方法分為兩種：直觀檢測法和現(xiàn)代儀器設(shè)備診斷法。1.1.直接檢測法直接檢測法 直接檢測法又稱人工經(jīng)驗診斷法，是指診斷人員憑借豐富的實踐經(jīng)驗和一定的理論知識，在汽車不解體或局部解體的情況下，借助簡單的檢查工具，主要采用眼看、耳聽、手模、鼻聞等手段，進行檢查、試驗、分析和確定汽車故障原因和部位的診斷方法。2 2.現(xiàn)代儀器設(shè)備診斷法現(xiàn)代儀器設(shè)備診斷法 儀器設(shè)備診斷法是診斷人員在汽車不解體或局部解體的情況下，采用現(xiàn)代檢測診斷儀器設(shè)備，對

9、汽車各種診斷參數(shù)進行檢測、試驗、分析，最終確定汽車故障原因和部位的診斷方法。汽車故障診斷方法問診法觀察法聽診法感觀診斷法觸摸法嗅覺法車載儀表診斷人工經(jīng)驗診斷萬用表診斷試驗診斷法氣缸壓力表、真空表診斷燃油壓力表診斷分段檢查診斷法征兆模擬法儀表診斷法測量診斷法局部拆裝診斷法故障樹分析法診斷流程圖、表檢查法故障征兆表檢查法圖表分析診斷故障碼診斷法數(shù)據(jù)流分析法波形分析法儀器設(shè)備診斷人工讀碼儀器讀碼設(shè)備儀器設(shè)備儀器大眾專用：大眾專用：VAG1552通用：金德通用：金德K8傳統(tǒng)與現(xiàn)代汽車維修的區(qū)別：傳統(tǒng)與現(xiàn)代汽車維修的區(qū)別：l傳統(tǒng)汽車維修傳統(tǒng)汽車維修 強調(diào)汽車修理工藝強調(diào)汽車修理工藝 并以零部件修復(fù)為手段

10、并以零部件修復(fù)為手段l現(xiàn)代汽車維修現(xiàn)代汽車維修 突出汽車診斷技術(shù)突出汽車診斷技術(shù) 并以判斷故障點為目標(biāo)并以判斷故障點為目標(biāo)傳統(tǒng)與現(xiàn)代汽車維修的區(qū)別：傳統(tǒng)與現(xiàn)代汽車維修的區(qū)別：傳統(tǒng)汽車維修技術(shù)特征“三分技術(shù)三分技術(shù),七分工具七分工具”傳統(tǒng)汽車維修的技術(shù)隊伍中有師傅和徒弟兩個層面?zhèn)鹘y(tǒng)汽車維修的技術(shù)隊伍中有師傅和徒弟兩個層面,這兩層面在技術(shù)上只有熟練程度上的差異沒有本質(zhì)上的這兩層面在技術(shù)上只有熟練程度上的差異沒有本質(zhì)上的區(qū)別區(qū)別傳統(tǒng)汽車維修技術(shù)的延續(xù)方式是師徒承襲傳統(tǒng)汽車維修技術(shù)的延續(xù)方式是師徒承襲現(xiàn)代汽車維修技術(shù)特征現(xiàn)代汽車維修技術(shù)特征 “七分診斷七分診斷,三分修理三分修理”現(xiàn)代汽車維修現(xiàn)代汽車維

11、修汽車醫(yī)生汽車護士汽車護士的職責(zé)與素質(zhì)要求汽車護士的職責(zé)與素質(zhì)要求職責(zé)素質(zhì)要求*配合汽車醫(yī)生完成車輛維修工作*車輛的日常維修保養(yǎng)工作*簡單故障的診斷與排除*部件的更換與調(diào)整*腦手一體側(cè)重動手能力*安全規(guī)范意識*通用工具的使用*熟悉車型的結(jié)構(gòu)及部件拆裝工藝*具備一定的客戶溝通能力汽車醫(yī)生的職責(zé)與素質(zhì)要求汽車醫(yī)生的職責(zé)與素質(zhì)要求職責(zé)素質(zhì)要求*分析查找車輛故障原因并提出有效維修方案*車輛維修成本核算*管理運用各種車型維修技術(shù)資料*培訓(xùn)汽車護士，提高企業(yè)整體維修水平*設(shè)計制作維修工具和輔具*腦手一體側(cè)重動腦能力*安全規(guī)范意識*各種維修工具的使用和保養(yǎng)調(diào)整*熟悉識讀車輛維修技術(shù)資料和圖紙*較強的客戶溝通

12、能力和協(xié)調(diào)組織能力*較強的邏輯分析能力汽車故障診斷的基本思路汽車故障診斷的基本思路問診問診驗證驗證假設(shè)假設(shè)分析分析試車試車基本思路基本思路汽車故障診斷汽車故障診斷汽車故障排查的流程汽車故障排查的流程收集信息分析信息執(zhí)行測試進行維修重新測試先易后難分段排查清潔、規(guī)范、正宗清潔、規(guī)范、正宗傳統(tǒng)的汽車故障診斷技術(shù)傳統(tǒng)的汽車故障診斷技術(shù)1. 萬用表診斷2. 汽車示波器3. 專業(yè)綜合診斷萬用表診斷萬用表診斷 汽車故障一般分為持續(xù)性故障和間歇性故障，萬用表診斷主要針對持續(xù)性故障。萬用表種類：指針式、數(shù)字式 汽車故障診斷多采用阻抗高、對電子元件影響小、能有效防止因瞬間過電壓而燒壞的數(shù)字式萬用表。 優(yōu)點：汽車

13、萬用表除具有數(shù)字萬用表功能外，還具有汽車專用項目測試功能：可測量交流電壓、電流、直流電壓、電流、電阻、頻率、電容、占空比、溫度、二極管、閉合角、轉(zhuǎn)速；也有一些新穎功能，如自動斷電，自動變換量程，模擬條圖顯示，峰值保持，讀數(shù)保持（數(shù)據(jù)鎖定），以及電池測試（低電壓提示）等。 指針式數(shù)字式曲軸位置傳感器的檢測曲軸位置傳感器的檢測1.電阻檢測： 測量曲軸位置傳感器端子A-C和B-C直接的電阻，電阻值均應(yīng)符合車型技術(shù)要求。2.檢測信號電壓： 搖動起動機帶動發(fā)動機的同時，測量曲軸位置傳感器端子A-C和B-C之間的電壓信號，電壓值的大小應(yīng)符合車型技術(shù)要求。3.檢測傳感頭與信號轉(zhuǎn)子之間的間隙： 檢查傳感頭與信

14、號轉(zhuǎn)子之間的間隙，應(yīng)符合車型技術(shù)要求。汽車示波器診斷法汽車示波器診斷法 汽車示波器，顧名思義就是用來檢測汽車電子電路故障的示波器。它可以將反映一段時間內(nèi)電壓變化的電信號轉(zhuǎn)化為可視圖像，將信息以連續(xù)的電壓變化曲線形式顯示出來，該曲線被稱為波形或蹤跡。用示波器可以進行精確測量，顯示電壓的任何變化。Pico4223-kit兩通道汽車示波器兩通道汽車示波器 Pico汽車診斷示波器特別適合于進行汽車故障診斷。擁有各種先進功能，例如高分辨率和高精度，大容量緩存，以及高速USB連接，Pico汽車診斷示波器提供無比的高性能，并且特別適合應(yīng)用在要求最高的汽車診斷工作中。 PICO示波器有兩種用法：移動應(yīng)用和車間

15、應(yīng)用。當(dāng)用于開車路試時，筆記本電腦通過USB連接線向示波器提供電源，同時示波器通過USB連接線將采集到的數(shù)據(jù)在電腦顯示屏上顯示出來。可以更容易診斷時有時無的間歇性故障。 汽車示波器強大的功能在于測量汽車電路系統(tǒng)所產(chǎn)生的信號，包括初級次級點火，電腦控制系統(tǒng)，以及CAN總線信號。這種先進的高分辨率示波器能夠采集高達(dá)512000個樣本，用戶可以在寬大的屏幕上看到汽車點火信號和ECU信號波形細(xì)節(jié)。 菜單中含有超過60項預(yù)先設(shè)置的測試選項和參考波形，使診斷快速和容易。用戶只須在菜單中選擇你要測試的傳感器或電路，示波器就會自動設(shè)置好所有測試參數(shù)（最佳時基，量程等），并且給出詳細(xì)的測試步驟和參考波形。 專業(yè)

16、綜合診斷專業(yè)綜合診斷綜合診斷法綜合診斷法直觀檢測法直觀檢測法現(xiàn)代儀器設(shè)備檢現(xiàn)代儀器設(shè)備檢測法測法 以將單項、分散的檢測設(shè)備連線建站為特征，使診斷工作成為汽車維修工以將單項、分散的檢測設(shè)備連線建站為特征，使診斷工作成為汽車維修工作中的一項新的專門任務(wù)。診斷工作是依靠儀器設(shè)備和直觀檢測，在不解體或作中的一項新的專門任務(wù)。診斷工作是依靠儀器設(shè)備和直觀檢測，在不解體或不拆卸零件的情況下，得到一系列準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，并與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)相比較，不拆卸零件的情況下，得到一系列準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，并與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)相比較，以確定汽車零部件是否需要維修或更換。以確定汽車零部件是否需要維修或更換?，F(xiàn)代汽車故障診斷技術(shù)現(xiàn)代汽

17、車故障診斷技術(shù)u利用故障碼診斷u汽車故障診斷專家系統(tǒng)u基于小波技術(shù)汽車故障診斷技術(shù)u汽車遠(yuǎn)程故障診斷利用故障碼診斷利用故障碼診斷一、利用故障碼診斷故障：一、利用故障碼診斷故障： 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微電腦（ECU）由于其體積小、成本低、可靠性高等優(yōu)點，在汽車電子控制中得到越來越廣泛的應(yīng)用。然而，由于汽車控制的電子化，給汽車的診斷維修工作帶來很大的困難，因此現(xiàn)代電噴車都提供故障自診斷功能。自診斷功能的原理是：汽車正常運行時，電子控制單元ECU輸入、輸出信號的電壓值都有一定的變化范圍，當(dāng)某一信號的電壓值超出了這一范圍，并且這一現(xiàn)象在一段時間不消失，ECU便判斷為這一部分信號電路有故障。ECU把這一

18、故障以代碼的形式存入內(nèi)部隨機存儲器，同時點亮儀表板上的故障指示燈，提醒駕駛員。維修人員則可利用讀出的故障碼，很容易知道故障所在。 提取故障碼的方法有兩種：人工讀碼和采用儀器的方法（采用汽車故障電腦診斷儀）。 一、人工讀碼方法及其存在的困難一、人工讀碼方法及其存在的困難 將發(fā)動機熄火，把故障檢測插座內(nèi)特定的兩個插座用一根導(dǎo)線短接后，通過觀察儀表板上的故障指示燈的閃爍頻率和次數(shù)來讀取故障代碼。準(zhǔn)確率受人為因素影響。這種方法無須專門的檢測設(shè)備，因而可以節(jié)省投資。但會遇到一些困難，簡單地說，是因為車型種類繁多，有亞、歐、美幾十種車系上百種車型；電子系統(tǒng)繁多，較先進的車上往往有防撞氣囊系統(tǒng)（SRS）、自

19、動防抱系統(tǒng)（ABS）、電控燃油噴射系統(tǒng)（EFI）、巡航定速系統(tǒng)（CC）、自動空調(diào)系統(tǒng)（A/C）等，具體的困難有如下幾個方面。a a）診斷座的型式和位置多變，不僅不同廠家的車型間各不盡相同，同一車系也往往有幾種，如奔馳的診斷座有8孔、16孔、9孔、38孔等型式，位置則有乘客側(cè)防火墻附近、駕駛側(cè)避震器附近、乘客側(cè)避震器附近等。b b）跳線困難，不同的車型、不同的診斷座、不同的系統(tǒng)（如EFI、ABS）需要不同的跳線方法。沒有相應(yīng)的資料，就會無從下手。c c）讀碼方法各異。同樣是閃光碼，編碼方式各異。有采用2位數(shù)字組成一個碼，也有用3位和4位的。d d）故障碼對應(yīng)的含義無從知曉，很多情況下，雖然讀出了

20、故障碼，但由于該車型不常見或較新，找不到有關(guān)的資料。e e）清碼較麻煩，跟讀碼一樣，清碼也會遇到跳線的困難。 二、汽車故障診斷儀取碼二、汽車故障診斷儀取碼 與人工的方法相比，采用電腦故障診斷儀使得電噴車的修理相當(dāng)先進和輕松，維修人員只要把診斷儀的插頭插在汽車的診斷座上，接下去要做的就是根據(jù)診斷儀的提示按按鍵，就可以了解汽車的“病因”。硬件支持的主要功能硬件支持的主要功能（1）通過CAN、LIN通信模塊可以實現(xiàn)與車載內(nèi)各電子控制裝置ECU之間 的對話，傳送故障代碼以及發(fā)動機的狀態(tài)信息。 （2）通過單片機的同步/異步收發(fā)器可以與PC機進行串行通信從而完成 數(shù)據(jù)交換，下載程序，以及診斷儀升級等功能。

21、 （3）通過液晶顯示器來顯示汽車運行的狀態(tài)數(shù)據(jù)及故障信息。 （4）通過鍵盤電路來執(zhí)行不同的診斷功能。 （5）通過一種具有串行接口的大容量FLASH存儲器來保存大量的故障代 碼及其測量數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代汽車故障診斷儀器設(shè)備的分現(xiàn)代汽車故障診斷儀器設(shè)備的分類類常規(guī)機構(gòu)檢測儀器發(fā)動機底 盤車 身電 器電控系統(tǒng)測試設(shè)備串行測試并行測試綜合測試串行診斷設(shè)備（SDD）系統(tǒng)控制電腦（ECU）隨車診斷接口（OBD）傳感器（SEN）控制電腦（ECU）執(zhí)行器（ACT）綜合分析儀（SAI）C派車況檢測監(jiān)控儀派車況檢測監(jiān)控儀 C派車況檢測監(jiān)控儀（又名：C派便攜式行車電腦K3）由深圳凱派科技有限公司研發(fā)生產(chǎn)，具備讀取故障碼、清

22、除故障碼、完整顯示車況、改善駕駛習(xí)慣，降低油耗、故障報警，超速報警，以及多功能保養(yǎng)提醒等功能。 目前對于車輛行駛中實時監(jiān)控的各項專業(yè)技術(shù)參數(shù)的顯示，即使是高檔豪華車的原車也不能完全體現(xiàn)，只有在專業(yè)的4S店，用專業(yè)的診斷設(shè)備才能看到。一般情況下，車主只有在車子出了故障才意識到要去維修和保養(yǎng)。C派車況檢測監(jiān)控儀派車況檢測監(jiān)控儀 C派車況監(jiān)控儀K3能通過讀取故障碼，對車輛進行故障診斷，包括綜合部件監(jiān)測、氧傳感器診斷、失火診斷、二次空氣流量診斷等包括5000個故障代碼的讀取。在車輛發(fā)動狀態(tài)下輕觸故障診斷界面，進入該功能后，系統(tǒng)立即啟動對全系統(tǒng)16個關(guān)鍵參數(shù)的自動全數(shù)掃描，5分鐘后會將掃描結(jié)果反饋在屏幕

23、上。如果車輛出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會自動報警，顯示并記錄故障代碼。這樣能夠有效地將安全事故防微杜漸，車子一旦出現(xiàn)小毛病，車主就能有針對性地到專業(yè)維修店進行處理。安裝了C派車況監(jiān)控儀，車主就好像隨身攜帶了一名車輛的“體檢醫(yī)生”一樣，隨行檢測，將事故防范于未然。C派車況檢測監(jiān)控儀派車況檢測監(jiān)控儀視頻視頻OBD OBD是英文On-Board Diagnostics的縮寫，中文翻譯為“車載自動診斷系統(tǒng)”。這個系統(tǒng)將從發(fā)動機的運行狀況隨時監(jiān)控汽車是否尾氣超標(biāo)，一旦超標(biāo)，會馬上發(fā)出警示。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障(MIL)燈或檢查發(fā)動機(Check Engine)警告燈亮，同時動力總成控制模塊(PCM)將故障信息存入

24、存儲器，通過一定的程序可以將故障碼從PCM中讀出。根據(jù)故障碼的提示，維修人員能迅速準(zhǔn)確地確定故障的性質(zhì)和部位。OBD法規(guī)發(fā)展過程法規(guī)發(fā)展過程2010200019901980復(fù)雜度 Tier I (EPA)LEV I (CARB)Tier 0 (CARB, EPA)Tier II (EPA)LEV II (CARB)EU IEU 0“EU IIEU IIIEU IVEOBD OBD I (CARB, EPA)OBD II (CARB, EPA)OBD II update(CARB)First diagnosis (power stage) by OEMFirst draft OBD I by C

25、ARBOBD III (CARB)LEV III (CARB)EU VEOBD II國外國外 從20世紀(jì)80年代起，美、日、歐等各大汽車制造企業(yè)開始在其生產(chǎn)的電噴汽車上配備OBD，初期的OBD沒有自檢功能。比OBD更先進的OBD-在20世紀(jì)90年代中期產(chǎn)生，美國汽車工程師協(xié)會(SAE)制定了一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，要求各汽車制造企業(yè)按照OBD-的標(biāo)準(zhǔn)提供統(tǒng)一的診斷模式，在20世紀(jì)90年末期，進入北美市場的汽車都按照新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置OBD。E III No EOBD20032004200520062007200820092010EU II Emission2011EU II Emission EU III EO

26、BD EU III EOBD1.9.1.7. EU IV EOBD1.1.1.7.EU II with OBD I only and EU III + IV with EOBDNation2012 EU III No EOBD 1.9.1.8,1.7.Beijing EU IV EOBDDraftDraftDraft國內(nèi)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化通用術(shù)語和縮寫詞通用數(shù)據(jù)診斷接口通用診斷測試模式通用掃描工具通用診斷故障碼標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議系統(tǒng)概況系統(tǒng)概況故障管理電路連續(xù)性診斷傳感器執(zhí)行器空氣流量計速度傳感器水溫傳感器噴油器怠速執(zhí)行器.功能性診斷催化器效率失火供油系統(tǒng)氧傳感器信號發(fā)動機控制單元診斷EPROM 檢查E

27、EPROM 檢查故障確認(rèn)MIL 控制故障內(nèi)存管理掃描工具接口掃描工具故障燈 (MIL) OBD是通過各種與排放有關(guān)的部件信息，聯(lián)接到電控單元（ECU），ECU具備檢測和分析與排放相關(guān)故障的功能。當(dāng)出現(xiàn)排放故障時，ECU記錄故障信息和相關(guān)代碼，并通過故障燈發(fā)出警告，告知駕駛員。ECU通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，保證對故障信息的訪問和處理。 OBD視頻視頻汽車故障診斷專家系統(tǒng)汽車故障診斷專家系統(tǒng)二、汽車故障診斷專家系統(tǒng)：二、汽車故障診斷專家系統(tǒng)： 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)EP (Expert System)EP (Expert System)是依據(jù)具備某一專業(yè)領(lǐng)域特長的人類專家的是依據(jù)具備某一專業(yè)領(lǐng)域特長的人類專家

28、的知識與經(jīng)驗，在計算機內(nèi)建立的基于這些知識的信息系統(tǒng)，它能以人類專家的知知識與經(jīng)驗，在計算機內(nèi)建立的基于這些知識的信息系統(tǒng)，它能以人類專家的知識水平完成專門領(lǐng)域的任務(wù)。識水平完成專門領(lǐng)域的任務(wù)。 一般分為以下數(shù)據(jù)庫：一般分為以下數(shù)據(jù)庫： 1 1、發(fā)動機故障診斷數(shù)據(jù)庫、發(fā)動機故障診斷數(shù)據(jù)庫2 2、底盤機械傳動故障診斷數(shù)據(jù)庫、底盤機械傳動故障診斷數(shù)據(jù)庫3 3、電路電氣故障診斷數(shù)據(jù)庫、電路電氣故障診斷數(shù)據(jù)庫 每個數(shù)據(jù)庫中又包含若干相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表，在數(shù)據(jù)表中存儲每每個數(shù)據(jù)庫中又包含若干相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表，在數(shù)據(jù)表中存儲每種汽車故障表現(xiàn)癥狀、故障發(fā)生機理、故障發(fā)生原因、故障發(fā)生部位、種汽車故障表現(xiàn)癥狀、

29、故障發(fā)生機理、故障發(fā)生原因、故障發(fā)生部位、故障排除與維修處理方法等字段，在數(shù)據(jù)表與數(shù)據(jù)表之間，數(shù)據(jù)字段故障排除與維修處理方法等字段，在數(shù)據(jù)表與數(shù)據(jù)表之間，數(shù)據(jù)字段與數(shù)據(jù)字段之間建立一對一或一對多的層次樹結(jié)構(gòu)，使整個維修知識與數(shù)據(jù)字段之間建立一對一或一對多的層次樹結(jié)構(gòu)，使整個維修知識庫成為有機整體。庫成為有機整體。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫汽車故障診斷專家系統(tǒng)汽車故障診斷專家系統(tǒng) 汽車故障診斷專家系統(tǒng)是一種能模擬維修專家的診斷思路進行故障診斷的計算機智能軟件程序。開發(fā)這樣一個系統(tǒng)，首先需要將汽車維修領(lǐng)域?qū)＜业拇罅繉嶋H維修經(jīng)驗進行匯總和提煉，編成知識庫，構(gòu)成專家系統(tǒng)的核心部分；其次需要建立推理機，推理機可根據(jù)用

30、戶提供的故障跡象或者異常現(xiàn)象，利用知識庫中的知識，按一定的推理策略進行推理，進而得出診斷結(jié)果。專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 一個專家系統(tǒng)應(yīng)具有如上圖所示的一般結(jié)構(gòu)模式，其中知識庫和推理機是專家系統(tǒng)中兩個基本模塊。知識庫（知識庫（Knowledge BaseKnowledge Base）所謂知識庫，就是以某種表示形式存儲于計算機中的知識的集合。知識庫通常是以一個個文件的形式存放于外部介質(zhì)上，專家系統(tǒng)運行是將被調(diào)入內(nèi)存。知識庫中的知識一般包括專家知識、領(lǐng)域知識和元知識。元知識是關(guān)于調(diào)度和管理知識的知識。知識庫中的知識通常就是按照知識的表示形式、性質(zhì)、層次、內(nèi)容來組織的，構(gòu)成了知識庫的結(jié)構(gòu)。推理機（推

31、理機（Inference EngineInference Engine） 所謂推理機，就是實現(xiàn)（機器）推理的程序。這里的推理，是一個廣義的概念，它既包括通常的邏輯推理，也包括基于產(chǎn)生式的操作。例如：AB，這里的B若是個“結(jié)論”，則上式就是我們通常的假言推理；若表示某種動作，則上式就是一種操作。推理機是使用知識庫中的知識進行推理而解決問題的，所以推理機也就是專家的思維機制，即專家分析問題、解決問題的方法的一種算法表示和機器實現(xiàn)。 總之，知識庫和推理機構(gòu)成了一個專家系統(tǒng)的基本框架。同時，這兩部分又是相輔相成、密切相關(guān)的。因為不同的知識表示有不同的推理方式，所以，推理機的推理方式不僅和工作效率與推理

32、機本身算法有關(guān)，還與知識庫的知識以及知識庫的組織有關(guān)。流程圖流程圖 故障診斷模塊以人機對話的方式搜索用戶所掌握的故障線索，模仿維修專家的診斷思路進行推理，進而一步步找出故障部件及原因，其診斷流程如下所示。舉例：轉(zhuǎn)向系的故障診斷專家系統(tǒng)舉例：轉(zhuǎn)向系的故障診斷專家系統(tǒng)診斷結(jié)果診斷結(jié)果u故障診斷專家系統(tǒng)的現(xiàn)狀 目前已研究的故障診斷專家系統(tǒng)模型有: 基于規(guī)則的診斷專家系統(tǒng)、基于實例的診斷專家系統(tǒng)、基于行為的診斷專家系統(tǒng)、基于模糊邏輯的診斷專家系統(tǒng)和基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷專家系統(tǒng)。1.1.基于規(guī)則的診斷專家系統(tǒng)基于規(guī)則的診斷專家系統(tǒng) 基于規(guī)則的診斷方法是根據(jù)以往專家診斷的經(jīng)驗, 將其歸納成規(guī)則, 通過啟

33、發(fā)式經(jīng)驗知識進行故障診斷, 適合于具有豐富經(jīng)驗的專業(yè)領(lǐng)域故障診斷?；谝?guī)則的診斷具有知識表述直觀、形式統(tǒng)一、易理解和解釋方便等優(yōu)點, 診斷知識的獲取依賴于領(lǐng)域?qū)＜?。但?fù)雜系統(tǒng)所觀測到的癥狀與所對應(yīng)診斷之間的聯(lián)系是相當(dāng)復(fù)雜的, 通過歸納專家經(jīng)驗來獲取規(guī)則, 有相當(dāng)難度, 且一致性難以保證。2.2.基于實例的診斷專家系統(tǒng)基于實例的診斷專家系統(tǒng) 基于實例推理(Case - based reasoning , 簡稱CBR) 是近年來人工智能領(lǐng)域興起的一種診斷推理技術(shù), 是類比推理的一個獨立子類, 符合人類的認(rèn)知心理。簡單的說, 基于實例推理的依據(jù)就是相似的問題有相似的解?；趯嵗脑\斷專家系統(tǒng)具有諸多

34、優(yōu)點: 無須顯示領(lǐng)域知識; 無須規(guī)則提取, 降低知識獲取難度; 開放體系, 增量式學(xué)習(xí), 實例庫的覆蓋度隨系統(tǒng)的不斷使用而組建增加?；诎咐脑\斷方法適用于領(lǐng)域定理難以表示成規(guī)則形式, 而是容易表示成案例形式并且已積累豐富案例的領(lǐng)域(如醫(yī)學(xué)診斷) 。3 3 基于模糊理論的診斷專家系統(tǒng)基于模糊理論的診斷專家系統(tǒng) 模糊診斷的實質(zhì)是引入隸屬函數(shù)概念, 模糊邏輯以其較強的結(jié)構(gòu)性知識表達(dá)能力, 適合處理診斷中的不確定信息和不完整信息。 模糊故障診斷有兩種基本方法, 一種是先建立征兆與故障類型之間的因果關(guān)系矩陣R, 再建立故障與征兆模糊關(guān)系方程, 即F = S R, 這里F 為模糊故障矢量; S 為模糊征

35、兆矢量; “ ”為模糊合成算子。另一種方法是先建立故障和征兆的模糊規(guī)則庫, 再進行模糊邏輯推理的診斷過程 。 設(shè)：設(shè)：X = ( ux1 ( X1) , ux2, , uxm ( Xm ) ) 為故障征兆模糊向量為故障征兆模糊向量,簡記為簡記為X = ( x1 , x2 , x m) .Y = (y（y1) ,y ( y2) , ,y ( yn ) ) = ( y1 , y2 , , yn ) 為故障原因向量為故障原因向量。隸屬度函數(shù)定義：稱隸屬度函數(shù)定義：稱R = ( rij ) m n , 0 rij 1 為模糊診斷矩陣為模糊診斷矩陣,即即 r11 r12 r1 n r21 r22 r2

36、nR= rm1 rm2 rmn其中模糊隸屬度的確定由下述方法進行其中模糊隸屬度的確定由下述方法進行:由經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定經(jīng)驗隸屬度由經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定經(jīng)驗隸屬度rij :rij = 第第i 征兆屬于第征兆屬于第j 原因次數(shù)；第原因次數(shù)；第i 征兆出現(xiàn)總次數(shù)征兆出現(xiàn)總次數(shù)例子例子舉例：某型汽車電噴發(fā)動機故障診斷舉例：某型汽車電噴發(fā)動機故障診斷。1 .1 .故障征兆故障征兆x1 (啟動困難) , x 2 (怠速不穩(wěn), 易熄火) , x3 (加速時,轉(zhuǎn)速不能立即提升) , x4 (動力不足,車速達(dá)不到最大值) , x5 (轉(zhuǎn)速忽高忽低) , x 6 (排氣管有“突、突”聲,嚴(yán)重時會發(fā)出放炮聲)。2 .2 .故障

37、原因故障原因y1 (進氣系統(tǒng)漏氣) , y2 (空氣流量計失效) , y3(噴油器工作不正常) , y4 (空氣濾清器堵塞) , y5 (氣缸壓力低) , y6 (點火時間不正確,或高壓火花太弱) ,y7 (蓄電池虧電,電壓不足) , y8 (節(jié)氣門位置傳感器工作不正常) , y9 ( ECU 故障) 。 某維修廠歷年統(tǒng)計的電噴發(fā)動機故障中某維修廠歷年統(tǒng)計的電噴發(fā)動機故障中,故障征兆故障征兆xi 與故障原因與故障原因yj 對應(yīng)出現(xiàn)次數(shù)對應(yīng)出現(xiàn)次數(shù)如表一。如表一。表1 故障征兆隸屬故障原因統(tǒng)計表(原因原因j 、征兆、征兆i) y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9x1 3 1 5

38、0 0 4 2 0 1x2 5 3 2 4 1 0 0 0 1x3 6 0 4 0 2 3 0 1 1x4 0 5 2 4 1 2 1 3 0 x5 5 3 2 4 0 1 0 0 1x6 4 2 3 0 0 0 0 2 1得經(jīng)驗診斷矩陣得經(jīng)驗診斷矩陣:V =0.1875 0.0625 0.3125 0 0 0. 25 0.125 0 0.0625 0.3125 0.1875 0.125 0.25 0.0625 0 0 0 0.0625 0.3529 0 0.2353 0 0.1176 0.1765 0 0.0588 0.0588 0 0.2778 0.1111 0.2222 0.556 0.

39、1111 0.0556 0.1667 0 0.3125 0.1875 0.125 0.25 0 0.0625 0 0 0.0625 0.3333 0.1667 0.25 0 0 0 0 0.1667 0.08333由專家擇優(yōu)得初始診斷矩陣由專家擇優(yōu)得初始診斷矩陣S = ( sij) 6 9為為S =0.3 0.1 0.45 0 0 0.35 0.15 0 0.10.5 0.3 0.15 0.4 0.1 0 0 0 0.10.65 0 0.35 0 0.15 0.25 0 0.1 0.10 0.65 0.15 0.35 0.1 0.15 0.1 0.25 00.55 0.3 0.2 0.35 0

40、 0.1 0 0 0.10.65 0.25 0.35 0 0 0 0 0.15 0.1設(shè)專家權(quán)重設(shè)專家權(quán)重W1 = 0. 6 ,W1 = 0. 6 ,經(jīng)驗權(quán)重經(jīng)驗權(quán)重W2 = 0. 4 ,W2 = 0. 4 ,由由rij = 0. 6 sij + 0. 4 vij ,rij = 0. 6 sij + 0. 4 vij ,得模糊診斷矩陣為得模糊診斷矩陣為: :R =R =0.2550 0.0850 0.3950 0 0 0.3100 0.1400 0 0.08500.2550 0.0850 0.3950 0 0 0.3100 0.1400 0 0.08500.4250 0.2550 0.1400

41、 0.340 0 0.0850 0 0 0 0.08500.4250 0.2550 0.1400 0.340 0 0.0850 0 0 0 0.08500.5312 0 0.3041 0 0.1370 0.2206 0 0.0835 0.08350.5312 0 0.3041 0 0.1370 0.2206 0 0.0835 0.08350 0.5011 0.1344 0.2989 0.0822 0.1344 0.0822 0.2167 00 0.5011 0.1344 0.2989 0.0822 0.1344 0.0822 0.2167 00.4550 0.2550 0.1700 0.310

42、0 .0 0.850 0 0 0.08500.4550 0.2550 0.1700 0.3100 .0 0.850 0 0 0.08500.5233 0.2167 0.3100 0 0 0 0 0.1567 0.09330.5233 0.2167 0.3100 0 0 0 0 0.1567 0.0933由模型由模型: Y = X R , : Y = X R , 輸入征兆向量輸入征兆向量X , X , 即可得出故障原因向量即可得出故障原因向量Y ,Y ,再由最大隸屬再由最大隸屬度原則可診斷出故障原因度原則可診斷出故障原因. .如如: X = (0 0 1 0 0 1 ) : X = (0 0 1

43、 0 0 1 ) 時時, ,即有即有x3 , x6 x3 , x6 故障現(xiàn)象時故障現(xiàn)象時, ,得得Y = (1. 0545 0. 2167 0. 6141 0 0. 1370 0. 2206 0 0. 2402 0. Y = (1. 0545 0. 2167 0. 6141 0 0. 1370 0. 2206 0 0. 2402 0. 1768)1768)由最大隸屬度原則由最大隸屬度原則 y1 = max yj | j = 1 , 2 , 3 , 4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,y1 = max yj | j = 1 , 2 , 3 , 4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,故診斷故診斷的故

44、障原因為第一原因的故障原因為第一原因, ,即進氣系統(tǒng)漏氣。即進氣系統(tǒng)漏氣。模糊控制優(yōu)缺點模糊控制優(yōu)缺點u優(yōu)點優(yōu)點 在汽車故障診斷中，同樣存在界限不分明的模糊概念(如發(fā)動機溫度“偏高”、輪胎磨損“較嚴(yán)重”等具有模糊性的故障描述)，運用模糊理論的診斷方法將更為有效。模糊診斷的實質(zhì)是引入隸屬函數(shù)概念，模糊邏輯以其較強的結(jié)構(gòu)性知識表達(dá)能力，適合處理診斷中的不確定信息和不完整信息。u缺點缺點 模糊診斷知識獲取困難, 尤其是故障與征兆的模糊關(guān)系較難確定, 且系統(tǒng)的診斷能力依賴模糊知識庫, 學(xué)習(xí)能力差, 容易發(fā)生漏診或誤診。由于模糊語言變量是用隸屬函數(shù)表示的,實現(xiàn)語言變量與隸屬函數(shù)之間的轉(zhuǎn)換是一個難點。4.

45、4.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷專家系統(tǒng)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷專家系統(tǒng) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial neural network , 簡稱ANN) 具有較好的容錯性、響應(yīng)快、強大的學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)能力和非線性逼近能力等, 被廣泛應(yīng)用于故障診斷領(lǐng)域?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷專家系統(tǒng)有兩種形式: 一種是使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)造專家系統(tǒng), 變基于符號的推理為基于數(shù)字運算的推理, 提高系統(tǒng)效率, 解決自學(xué)習(xí)問題; 另一種是把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為知識源的表示和處理模式, 并與其它推理機制相融合, 實現(xiàn)多模式推理。 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷專家系統(tǒng)是一類新的知識表達(dá)體系,不同于傳統(tǒng)診斷專家系統(tǒng)的高層邏輯模型, 是一種低層數(shù)值

46、模型。其分布式聯(lián)結(jié)機制, 實現(xiàn)知識表示、存儲和推理三者融為一體, 在知識獲取、并行推理和自適應(yīng)學(xué)習(xí)等方面顯示出明顯的優(yōu)越性, 一定程度上克服了傳統(tǒng)診斷專家系統(tǒng)存在的知識獲取困難、推理速度慢、知識存儲容量與系統(tǒng)運行速度的矛盾及知識的窄臺階效應(yīng)等問題。 基本概念基本概念 由大量的簡單處理單元（神經(jīng)元）經(jīng)廣泛并行互連形成的一種網(wǎng)絡(luò)系由大量的簡單處理單元（神經(jīng)元）經(jīng)廣泛并行互連形成的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中每一單元接受一定數(shù)量的實值輸入，并產(chǎn)生單一的實值輸出對人統(tǒng)，其中每一單元接受一定數(shù)量的實值輸入，并產(chǎn)生單一的實值輸出對人腦系統(tǒng)的簡化、抽象和模擬，具有人腦功能的基本特征，但與人腦系統(tǒng)并腦系統(tǒng)的簡化、抽象和

47、模擬，具有人腦功能的基本特征，但與人腦系統(tǒng)并不完全一致。不完全一致。 人腦有大約人腦有大約1011個神經(jīng)元，平均每個與其他個神經(jīng)元，平均每個與其他104個神經(jīng)元相連，其最快個神經(jīng)元相連，其最快的神經(jīng)元轉(zhuǎn)換速度為的神經(jīng)元轉(zhuǎn)換速度為10-3秒，比計算機的秒，比計算機的10-10秒慢很多。然而，我們卻能在秒慢很多。然而，我們卻能在10-1秒內(nèi)認(rèn)出自己的母親，其中激發(fā)的神經(jīng)元序列不長于數(shù)百步！秒內(nèi)認(rèn)出自己的母親，其中激發(fā)的神經(jīng)元序列不長于數(shù)百步！ M-P神經(jīng)元模型神經(jīng)元模型x1x2xny12n連接權(quán)值連接權(quán)值閾值（可看作輸入固定為閾值（可看作輸入固定為1時的連接權(quán)值）時的連接權(quán)值）輸出輸出輸入輸入y=

48、f()=f(i* xi ) = f(j* xj)功能函數(shù)的不同確定不同功能函數(shù)的不同確定不同的具體模型的具體模型對生物神經(jīng)元的抽象與模擬。對生物神經(jīng)元的抽象與模擬。人工神經(jīng)元人工神經(jīng)元人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的互連結(jié)構(gòu)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的互連結(jié)構(gòu) 1. 單層或雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單層或雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(a)(b) 2. 多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(B-P)多層側(cè)抑制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多層側(cè)抑制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 3. 相互連接型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互連接型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BP學(xué)習(xí)算法的步驟學(xué)習(xí)算法的步驟Step 1. 初始化網(wǎng)絡(luò)權(quán)值初始化網(wǎng)絡(luò)權(quán)值Step 2. 重復(fù)以下各步，直到所期望的輸出重復(fù)以下各步，直到所期望的輸出 1. 逐

49、個提供訓(xùn)練模式逐個提供訓(xùn)練模式 2. 正向傳播過程：對給定的輸入，計算網(wǎng)絡(luò)的輸出，并與輸正向傳播過程：對給定的輸入，計算網(wǎng)絡(luò)的輸出，并與輸出期望比較，若存在誤差，則進行反向傳播；否則，取下一個出期望比較，若存在誤差，則進行反向傳播；否則，取下一個訓(xùn)練模式；訓(xùn)練模式； 3. 反向傳播過程：從輸出層反向計算，逐層修正各單元的連接反向傳播過程：從輸出層反向計算，逐層修正各單元的連接權(quán)值和閾值（將閾值看作輸入始終為權(quán)值和閾值（將閾值看作輸入始終為1的特殊連接權(quán)值）。的特殊連接權(quán)值）。 根據(jù)圖1 , 提取汽車故障征兆集和故障集,其中故障征兆集可以用X = x 1 , x 2 , x 3 ,x4 , x5

50、 , x6 , x7 , x8 , x9 , x 10 , x 11 , x12 來表示, 而汽車故障集包括一級判斷故障集Y = y1 , y2 , y3 和二級判斷故障集Z = z 1 , z 2 , z 3 , z 4 , z 5 , z 6 , z 7 ,z 8 , 集合元素均以開關(guān)量0 ,1 作為其取值,其對應(yīng)的邏輯意義見表1 所示。表表1 相關(guān)邏輯符號及其意義相關(guān)邏輯符號及其意義代號代號 意義意義 取值（取值（0 1） 代號代號 意義意義 取值（取值（0 1）x 1 儀表盤 亮不亮 y1 電氣系統(tǒng) 正常不正常x 2 照明燈 亮不亮 y2 供油系統(tǒng) 正常不正常x 3 來油且通暢 是不是

51、 y3 點火系統(tǒng) 正常不正常x 4 起動機轉(zhuǎn)動 是不是 z 1 電池 有電無電x 5 點火火花 正常不正常 z 2 電池接線 正確不正確x 6 油箱中油量 正常不正常 z 3 油箱 有油無油x 7 電池連線 正常不正常 z 4 汽油油路 正常不正常x 8 汽油泵入口處 有汽油無汽油 z 5 汽油泵 正常不正常x 9 汽油泵出口處 有汽油無汽油 z 6 汽化器 正常不正常x 10 怠速運轉(zhuǎn) 不熄火熄火 z 7 點火線路 正常不正常x 11 發(fā)動機轉(zhuǎn)動 平穩(wěn)不平穩(wěn) z 8 火花塞 正常不正常x 12 火花塞 正常不正常 下面以電氣系統(tǒng)的故障診斷為例,具體介紹BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在其中的應(yīng)用和實現(xiàn)。電氣故

52、障診斷分系統(tǒng)采用的是由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的兩級診斷結(jié)構(gòu)。 采用單隱含層的三層BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn),其中作用函數(shù)為Sigmoid 函數(shù)。在電氣故障診斷系統(tǒng)兩級診斷中均采用這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。1.輸入層節(jié)點數(shù)的確定輸入層節(jié)點數(shù)的確定 根據(jù)電氣系統(tǒng)的故障判斷邏輯圖,我們可以確定一級判斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量是Xin1 = x1 ,x 2 ,二級判斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量是Xin2 = y1 ,x 4 , x7 。所以一級判斷BP 網(wǎng)絡(luò)的輸入層節(jié)點數(shù)為2 ,二級判斷BP 網(wǎng)絡(luò)的輸入層節(jié)點數(shù)為3 。其中一級判斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了Xin1 到y(tǒng)1 映射, 二級判斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了Xin2 到Zout = z 1 , z 2 的

53、映射,從而最終實現(xiàn)了故障征兆集 x1 , x2 , x4 , x7 到故障集Zout 的映射。2.中間層節(jié)點數(shù)的確定中間層節(jié)點數(shù)的確定 綜合考慮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精度和收斂速度,根據(jù)經(jīng)驗中間層節(jié)點數(shù)選為輸入層節(jié)點數(shù)的2 倍加上一定的余量,在此選取一級診斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中間層節(jié)點數(shù)為5 ,二級診斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)為7 。3輸出層節(jié)點數(shù)的確定輸出層節(jié)點數(shù)的確定 根據(jù)判斷的輸出結(jié)果,顯然一級判斷網(wǎng)絡(luò)的輸出層節(jié)點數(shù)為1 ,二級判斷網(wǎng)絡(luò)的輸出層節(jié)點數(shù)為2 。到此,我們可以確定最終整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖3 所示。圖3 電氣系統(tǒng)故障診斷BP 網(wǎng)絡(luò)示意圖4網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和測試網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和測試 首先需要準(zhǔn)備神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本。訓(xùn)練樣本

54、如表2 所示。為了提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度,防止出現(xiàn)局部極小點,通過在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模仿真平臺上進行反復(fù)訓(xùn)練和比較后,發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在學(xué)習(xí)速率為0. 7 ,動量常數(shù)為0. 6 時樣本訓(xùn)練的結(jié)果可達(dá)到很高的精度,故障平均誤差保持在0. 01 以下。 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過訓(xùn)練后便具備了診斷故障的能力。表3 給出了對一組測試樣本進行測試的結(jié)果,從表3 的診斷結(jié)果數(shù)據(jù)中可以看出,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很高的診斷精度。經(jīng)過更多組樣本的測試,診斷結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)同時也具有非常好的魯棒性。表表2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本集一級故障征兆一級故障征兆 診斷結(jié)果診斷結(jié)果 二級故障征兆二級故障征兆 診斷結(jié)果診斷結(jié)果 x 1 x 2

55、y1 y1 x 4 x 7 z 1 z 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1表表3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測試結(jié)果神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測試結(jié)果 測試樣本輸入測試樣本輸入 診斷結(jié)果診斷結(jié)果x 1 x 2 x 4 x 7 y1 z 1 z 2 0 0 0 0 0. 000 028 0. 004 266 0. 000 290 0 1 0 1 0. 002 256 0. 000 055 0. 998 733 1 0 1 0 0. 002 270 0.

56、 996 164 0. 001 484 1 1 1 1 0. 996 182 0. 003 122 0. 997 720 0 0 1 0 0. 000 028 0. 996 107 0. 001 482 0 1 0 0 0. 002 256 0. 004 363 0. 000 291 1 0 1 1 0. 002 270 0. 000 162 0. 998 963 1 1 1 0 0. 996 182 0. 999 889 0. 001 937 平均誤差平均誤差( %)( %) 0. 21 0. 29 0. 17基于小波技術(shù)汽車故障診斷技術(shù)基于小波技術(shù)汽車故障診斷技術(shù) 故障診斷中的首要問題就是

57、對觀測信號的故障特征提取, 即對觀測信號進行信號處理, 從中獲取反映故障信息的特征。由于故障診斷中所遇到的信號絕大多數(shù)都是非平穩(wěn)信號, 而特別適用于非平穩(wěn)信號處理的工具就是小波分析(Wavelet Analysis) ,所以小波分析在故障診斷中的應(yīng)用越來越受到人們的青睞。小波分析最初由法國理論物理學(xué)家Gross-mann 和法國數(shù)學(xué)家Morlet 共同提出的。小波變換的基本思想類似于Fourier 變換, 小波分析優(yōu)于傅立葉之處在于, 它能夠?qū)崿F(xiàn)時域和頻域的局部分析, 即通過伸縮和平移等運算功能對函數(shù)或信號進行多尺度細(xì)化分析 (Multiscale Analysis) ,從而可以聚焦到信號的任

58、意細(xì)節(jié)。因此, 小波變換被譽為分析信號的顯微鏡?，F(xiàn)在, 小波分析技術(shù)在信號處理、圖像處理、語音分析、模式識別、量子物理、生物醫(yī)學(xué)工程、計算機視覺、故障診斷及眾多非線性科學(xué)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。汽車遠(yuǎn)程故障診斷汽車遠(yuǎn)程故障診斷1.1.產(chǎn)生的背景：產(chǎn)生的背景：維修工人技術(shù)老化，經(jīng)常無法快速、經(jīng)濟地利用各方面的技術(shù)力量解決故維修工人技術(shù)老化，經(jīng)常無法快速、經(jīng)濟地利用各方面的技術(shù)力量解決故障；障；維修企業(yè)診斷資源有限，尤其是對于高檔進口轎車，缺乏汽車生產(chǎn)維修企業(yè)診斷資源有限，尤其是對于高檔進口轎車，缺乏汽車生產(chǎn)廠家的技術(shù)支持；廠家的技術(shù)支持；地域和方式的限制，無法快速、迅捷地滿足高速公路上汽車應(yīng)急地域和

59、方式的限制，無法快速、迅捷地滿足高速公路上汽車應(yīng)急診斷維修的需要。診斷維修的需要。 2.2.特點特點開放式遠(yuǎn)程故障診斷體系結(jié)構(gòu)。遠(yuǎn)程診斷的開放式遠(yuǎn)程故障診斷體系結(jié)構(gòu)。遠(yuǎn)程診斷的WebWeb服務(wù)器、大型維修企服務(wù)器、大型維修企業(yè)、科研院所或國內(nèi)外汽車生產(chǎn)廠家建立的故障分析診斷中心互聯(lián)，業(yè)、科研院所或國內(nèi)外汽車生產(chǎn)廠家建立的故障分析診斷中心互聯(lián)，同時與相關(guān)專家建立一種協(xié)作關(guān)系，共同為系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程故障診斷服同時與相關(guān)專家建立一種協(xié)作關(guān)系，共同為系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)。務(wù)。用戶發(fā)出故障診斷請求后，可以在較短的時間內(nèi)調(diào)動服務(wù)器的所有技用戶發(fā)出故障診斷請求后，可以在較短的時間內(nèi)調(diào)動服務(wù)器的所有技術(shù)資源，

60、實現(xiàn)對汽車的診斷和維修指導(dǎo)，遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)同時克服了術(shù)資源，實現(xiàn)對汽車的診斷和維修指導(dǎo)，遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)同時克服了地域障礙。地域障礙。形成了豐富的診斷數(shù)據(jù)庫和診斷知識庫，提高了診斷智能，并形成了豐富的診斷數(shù)據(jù)庫和診斷知識庫，提高了診斷智能，并通過多手段、多專家協(xié)同對故障進行會診，提高了故障診斷的準(zhǔn)通過多手段、多專家協(xié)同對故障進行會診，提高了故障診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。確性和可靠性?？商峁┻h(yuǎn)程示教、技術(shù)培訓(xùn)等功能，對提高維修人員素質(zhì)，改可提供遠(yuǎn)程示教、技術(shù)培訓(xùn)等功能，對提高維修人員素質(zhì)，改變企業(yè)形象，提高企業(yè)競爭力有很大幫助。變企業(yè)形象，提高企業(yè)競爭力有很大幫助。3.遠(yuǎn)程故障診斷的物理結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程故