автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Методология диагностики в телевизионных приемниках на базе гибридных экспертных систем



На правах рукописи

АСШШЕКОВ ИУРЛАН СОВЕТКУЛОВИЧ

МЕТОДОЛОГИЯ ДИАГНОСТИКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ТЕЛЕВЮИОНШХ ПРИЕМНИКАХ НА БАЗВ ГИБРИДНЫХ ЭКСПЕРТШХ СИСТЕМ

06.12.17 - Радиотехнические ■ телевизионные

систем* я устройства 06.13.12 - Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ . диссертации на соискание учено! степени кандидата технических наук

Москва - 13»

Работа выполнена в Московском энергетическом институте да кафедре конструирования и производства радиоаппаратуры.

Научный руководитель - кандидат технических наук.

доцент Ю.В.Кандыркн

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор В.А.Камавв кандидат технических наук, доцент В.Г.Одюгоков

Ведуцая организация - указана в решения специализяро -ванного Совета

Защита состоится " " ЛЯ/Я?*- Х993 г. в часов @О минут на заседании специализированного Совета К - 053.16.13 Московского энергетического института в аудитории А-402

Отзыв, заверенная печатью, просим присылать по адресу: 105835, ГСП, Москва, Е - 260, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан -^У- ^/^/ДСС 1993г.

Учений секретарь специализированного Совета

кандидат технических наук, доцент V, -к Т.И.Курочгаша

"О"

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Усложнение современной радиоэлектрон -ной аппаратуры (РЭА), в частности телевизионных приемников цветного изображения (ТВ - приемники), а также рост количества такой аппаратуры у населения повышают требования к ее надежности, вызывают необходимость совершенствования существующих и разработки новых методов контроля и диагностики РЭА как при ёе произведет -ве, так я при эксплуатации.

Основу элементной басы современной РЭА сегодня составля -ют интегральные схемы (ИС), БИС, СБИС, а ее сложность резко возросла. Это предъявляет высокие требования к квалификации обслу -киваодего персонала. В то же время квалифюация обслукивэщего персонала РЭА, особенно на периферии, растет существенно медленнее, чем сложность современной РЭА.

Поэтому разработка системы диагностики неисправностей РЭА на базе создания экспертной системы (ЭС), аккумулирующей знания признанных специалистов в конкретной предметной области, является актуальной задачей. Такие системы помогли <Л. во - первых, уменьшить время и стоимость процесса поиска неисправностей, особенно малоквалифицированным персоналом, а во-вторых, такая сис -тема помогла бы при обучении кадров, выступая в роли обучающей системы.

Анализ литературы и информационных источников позволяет сделать вывод о важности использования ЭС для решения разного рода нетривиальных задач в различных предметных областях, в том число и задач диагностики.

Перед диссертантом была поставлена задача разработки ме -тодологии диагностики неисправностей в телевизионных приемниках и создания на ее основе экспертной системы.

Работа выполнена в соответствии с заданием объединения "Орбита - сервис* г. Москвы на базе Люблинского центра "Орбита -сервис".

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью данной работы являются разработка ме -тодологии диагностики неисправностей телевизионных приемников и создание ЭС. позволяющих сократить сроки обучения малокваквали -щфованного персонала для ремонтных предприятие сложное бытовой техники.

Для достижения указанной цели решаются следущие основные задачи:

- обзор и анализ литературы и информационных источников в области диагностики неисправностей РЭА ■ ЭС;

- разработка решающих правил, принципов формирования структур базы знаний (БЗ) для создания диагностической ЭС;

- создание "оболочки" диагностической системы на основе знание -вого подхода;

- исследование возможности применения теории нечетких множеств для оценки идентифицируемости неисправностей на базе ЭС;

- разработка способов структурирования телевизионного приемника для построения решающих правил;

- разработка математического, алгоритмического я программного обеспечения диагностической ЭС.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Решение поставленных задач базируется на комбинированном

использовании следующих научных направлении: математического моделирования; теории искусственного интеллекта; теории графов и теории множеств; теории нечетких множеств (раздел лингвистичес -кого описания неопределенных знаний).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.

1.- Разработан подход к построению системы диагностики неисправностей в телевизионных приемниках па базе создания ЭС.

2. Предложена и реализована квазиреляционная модель хра -нения информации и знаний экспертов в виде матриц ассоциативных связей.

3. Предложен адаптированный метод внешних проявления для построения модели процесса поиска неисправностей в телевизионных приемниках.

4. Модифицирована модель БЗ"диагностической ЭС.

5. Разработана "оОолбчка" диагностической ЭС на основе энанмевого подхода.

6. Разработано программно - алгоритмическое обеспечение процедур диагностики.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ.

1. Разработанный подход к диагностике неисправностей в телевизионных приемниках позволяет создать гибридную экспертную диагностическую систему, позволяющую в режиме диалога оеуществ -лять целенаправленный поиск дефектных блоков, функциональных узлов, элементов.

2. Предлагаемый в работе митод предполагает учат опыта наиболее подготовленных ремонтников и экспертов, поэтому преде -тавляется возможность при применении таких экспертных систем со-

кратить сроки обучения малоквалифицированного персонала по ре -менту современной сложной РЭЛ.

3. Созданная и прошедшая апробацию "оболочка" X диагностики может «ить использована (при наполнении ее новыми коикрет -ними зияниями) для диагностики не только телевизионных приемки -ков. но и другой сложной ЮЛ и МЭА.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Разработанная система внедрена на предприятии "Орбита - сервис" г. Москвы и ее применение позволяет существенно сократить сроки обучения малоквалифициро -ванного персонала. Внедрена разработанная диагностическая ЭС и в учебный процесс Кыргызского технического университета для обу -чония студентов элементам диагностики неисправностей радиотехнических систем на кафедре радиоэлектроники.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих неуч -но - технических конференциях и семинарах:

- Юбилейной научно-технической конференции "Новые информационные и электронные технологии в народном хозяйстве и образовании".

г. Москва 1990 г,;

- Международной научно-технической конференции "Методы и средства оценки и повышения надежности приборов, устройств и систем", г. Пенза 1992 г.;

-II Республиканской научно-технической конференции "Научно-технический прогресс и экология", г. Актау 1992 г.;

- научно - техническом семинаре "Гибридные экспертные системы в задачах проектирования сложных технических объектов", г. Санкт -Петербург 1992 г.;

просматривяемнх вариантов решения.

Анализ особенностей процесса диагностики ТВ - приемники (многоальтернативность интерпретации событий; необходимость совместного рассмотрения множества событий) (рис. 2) указывает на возможность повышения эффективности процедур диагностики с при -менением теории нечетких множеств.

Важный аспект проблемы состоит в том, что такого рода информация имеет существенную неопределенность и ее представление в диагностической X должно, соответственно, отражать это свойс-

Рис. 2. Неоднозначная взаимосвязь признаков неисправное -тей И} , / ' «Г*1 и диагнозов 2> с, I •

Длл представления нечетких знаний и неопределенной инфор^ мзции требуется соответствуояий аппарат, создание которого спя -зано с именем Л.Заде, предложившим теорию нечетких множеств.

После проведенного анализа, учитнвапдого специфику задачи диагностики автором предложена модифицированная модель ПЗ, которая может оыть представлена в следующем виде:

тво.

гдв:

J>L, t«if/ñ. - конечное множество диагнозов;

• Г*- ~ множество признаков неисправностей;

Рс - суоъективная вероятность диагнозов;

1/2)с - описание на естественном языке (ЕЯ-язык) диаг -нозов;

VHj. - описание на ЕЯ -языке признаков неисправностей.

Параметры И¿ , Рс в данной модели рассматриваются как лингвистические переменные.

Предложена и реализована квазиреллционная модель хранения информации и знаний экспертов в БЗ диагностической X в виде млтрщ ассоциативных связей (рис. 3), где:

если ^ ¿>t, в противном случае

h л*

Л,4

п i

Hi . . . Лч • .

ЛЧ

*mt ... A*

Рис. 3. Матрица .Ч1Ч-иш1атиышх связей

Ьяза знаний системы представляет собой отдельные комплексы наборов правил, сиис-ывапвие рчзличныч блоки и узлы ТВ прием -

ника и в совокупности составляющие БЗ всей системы.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ т основе исследования и сравнения обосновывается выбор модели логического вывода в диагностической ЭС (прямой поиск в глубину) (рис. 4).

глубина диагностики

Рис.4. Граф модели прямого поиска в глубину, где: О - множество вершин; (§) - терминальная вершина; © -целевая вершина

Показана также важность применения теории нечетких мно -жеств при принятии решений в условиях неопределенной информации. Система нечетких высказываний, отражающая данное свойст -

во, имеет вид:

ЕСЛИ //, , ТО г 1 , р * Кувер!, ЕСЛИ Иг , ТО 1>2 , р - Кувер2,

(3)

ЕСЛИ

ТО л к . р = Куверт,

где: р*КуВер(,?'1Л - коэффициент уверенности, принимапдиЯ значения на интервала [о. 11.

Схему ни вода для данной системы предложено выбрать в вида силлогизма ЛСссйи! рс»»щ (правило дедуктивного вывода):

1ШША 1: ЕСЛИ есть /// , ТО А есть

ПиШЛКА г: Н, есть (4)

ШЬОД: А есть 2>1

и в качестве диагноза вибираатся диагиоэ Ъ'<. с наибольшим р.

.При множество диагнозов, что имеет место в даагыостичес -ких задачах, они является проранжировашшми по р , начиная с наибольшего значения р.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ решаются задачи разработки и апробации программно-алгоритмического обеспечения системы диагностики неисправностей в ТВ приемниках с применением ГОШ.

Программное обеспечение построено по модульному припишу в позволяет выполнять все функции, характерные для данного класса систем: формировании базы знаний; логический вывод а объяснение решений.

Модуль "Формирование базы знаний* позволяет создавать новые, а также корректировать существующие БЗ на ЕЯ -языке.

Модуль "Логический вывод* осуществляет поиск решений на основе знаний из БЗ диагностической ЭС.

Модуль "Объяснение решений" используется для объяснения полученного решения (или почему система ив получила ревете) с помощью правил, которые при этом были использованы.,

Представление моделей а эвристик а форме привил ЕСЛИ (ус-

лосии) - ТО 'глйствке) позволяет трансформировать эти компоненты знаний в гас актавнуг <Юрму, обеспечивающую получение нетривиальных решений, адаптированных к конкретном условиям пользователя.

Кроме того, если процесс диагностики требует дополнительной информации, то пользователь имеет возможность. прервив диа -лог с системой, провести необходимые изменения и вновь обратиться к системе за консультацией. Таким образом гибридность ЭС позволяет формировать решения не только на основе ранее заложенных знаний, но и посредством физических измерений в функциональных значимых контрольных точках.

■ Данные свойства принципиально отличает систему от других систем посредством удовлетворения информационных потребностей.

Использование разработанной и апробированной на предприятии "Орбита - сервис" г. Москвы системы ДИАНА (ДИАгностика Неисправностей в радиоЛппаратуре) иллюстрировано примерами диагнос -тики неисправностей ТВ- приемников четвертэго поколения. Показано, что использование разработанного подхода к диагностике поз -воляет сократить сроки обучения малоквалифицированного обслухи -вашего персонала, а также уменьшить время и стоимость процесса поиска неисправностей.

В ЗАК/ШЧЕНИй приведены вывода по диссертационной ряоо .те.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Проведен анализ современного состояния диагностики неисправностей современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). По -казано, что эффективность процедур диагностики мокно существенно повысить применением экспертной системы (ЭС), которая выполняет

[юль интеллектуального инструмента.

2. Разработан подход к диагностике неисправностей в ТВ -приемниках на базе создания диагностической ЭС, позволяющий су -ввственно сократить сроки обучения малоквалифицированного персонала .

3. Предложена и реализована квазиреляционная модель хра -нения информации 1: знаний экспертов в виде матриц ассоциативных связей.

4. Показана возможность использования теории нечетких множеств для диагностической задачи, позволяющая оперировать с нечеткой исходной информацией.

Ь. Предложена моди<1нцированная модель БЗ диагностической экспертной системы.

6Разработана "оболочка* диагностической ЭС на основе знаниеього подхода.

7. Разработано программно - алгоритмическое, обеспечение процедур диагностики.

Результаты диссертационной работы опубликованы в следую -щих печатных работах.

1. Асылбеков Н.С. Применение "модели семантической сети для представления знаний в экспертных системах // Новые информационные и электронные технологии в народном хозяйстве и образо -вании: Тез. докл. - М., 1990. - стр. 143.

2. Агуроев Д.11., Кандарин Ю.В., Асылбеков Н.С. Представ -лннне знаний в диагаостических экспертных системах // Тр. ян-та/ Московский энергетический институт. - 1У91. - стр. 107 - ИЗ.

3. /снлбеков Н.С. Применение теории нечетких множеств при формализации знаний для экспертных систем // Метода и средства сценки я повышения надежности приборов, устройств и систем: Тез. докл. - Пенза, НЯ2. - стр. 29 -30.

4. АсылОеков Н.С. Формализация знаний и принятия решений в терминах теории нечетких множеств для экспертной диагностической системы // Научно - технический прогресс и экология: Тез. докл. Часть I. - Актау, 1992. - стр. 39.

5. Каядарин Ю.В., Асылбеков Н.С. Некоторые вопросы принятия приближении решений в экспертной системе ДИАНА // Гибридные экспертные системы в задачах проектирования сложных технических объектов: Тез. докл. - Санкт-Петербург, 1992.

6. АсылОеков Н.С. Принятие приближенных решений в экс -пертиой диагностической системе // Контроль и управление в тех -нических системах: Тез. докл. - Винница, 1992.

М.-»11. Крагиокиартнм*. и.