Báo cáo khoa học: "Xây dựng hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán trạng thái kỹ thuật động cơ ô tô" potx

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 - Trờng Đại học GTVT

Tóm tắt: Báo cáo trình by phơng 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, thờng 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 nhng 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 dới dạng các giao diện với ngời
sử dụng và các phơng 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 nh chuyên gia ngời
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 đợc rất
nhiều hệ chuyên gia trong khi số chuyên gia
ngời có hạn. Hơn nữa, không phải nh ngời,
hệ chuyên gia không bao giờ chết. Tri thức
của hệ chuyên gia có thể dễ dàng sao chép
lu giữ, trong khi khó mà lấy đợc vĩnh viễn tri
thức của một chuyên gia. Một u thế nữa của
hệ chuyên gia là nó không có cá tính. Nh ta
đã thấy cá tính không phải khi nào cũng tơng
thích. Nếu bạn không a một chuyên gia nào
đó thì bạn sẽ rất miễn cỡng sử dụng tri thức
của họ. Tình huống ngợc lại cũng đúng. Một
chuyên gia ngời nếu không thích bạn thì sẽ
không đa ra những thông tin tin cậy.
Các bớc để xây dựng hệ chuyên gia trợ
giúp chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô nh
sau: Xây dựng ma trận chẩn đoán; Xây dựng
tập luận; Xây dựng chơng trình cho máy tính.
Để minh hoạ, chúng ta chọn đối tợng
chẩn đoán là động cơ xăng ô tô. Ma trận chẩn
đoán gồm 9 cột 8 hàng (Bảng 1) [2].


Các h hỏng đợc lựa chọn: X
1
- Mòn các

chi tiết nhóm piston xi lanh (vòng găng và xi
lanh); X
2
- Mòn cổ trục, cổ biên và các bạc lót;
X
3
- Mòn các chi tiết cơ cấu phối khí. Chủ yếu
xét đến mòn bạc và cổ trục cam mòn vành và
đế xuppáp; X
4
- Hỏng gioăng quy lát; X
5
-
Hỏng gioăng ống nạp; X
6
- Hỏng hệ thống
cung cấp nhiên liệu. Chủ yếu xét đến lợng
xăng cung cấp không đủ hoặc quá nhiều; X
7
-
Hỏng hệ thống bôi trơn (áp suất dầu bôi trơn
giảm); X
8
- Hỏng hệ thống làm mát (hỏng chức
năng làm mát làm động cơ nóng lên); X
9
-
Hỏng hệ thống đánh lửa (lửa yếu hoặc đánh
lửa không đúng thời điểm).
Trên đây là những h 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)
đợc lựa chọn trên cơ sở lập luận sau:
- Công suất động cơ và lợng tiêu thụ
nhiên liệu là những thông số hiệu quả, đặc
trng 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 lợng 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 đợc 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 đợc 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 đợc
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 đợc
trang bị sẵn trên ô tô và các dụng cụ thiết bị khác.
STT

H hỏng




Triệu chứng
Mòn
các chi
tiết
nhóm
piston -
xi lanh
(X
1
)
Mòn các
chi tiết
nhóm
trục
khuỷu -
thanh
truyền
(X
2
)
Mòn

các chi
tiết cơ
cấu
phối
khí (X
3
)
Hỏng
gioăng
quy lát
(X
4
)
Hỏng
gioăng
ống
nạp
(X
5
)
Hỏng
hệ
thống
cung
cấp
nhiên
liệu
(X
6
)

Hỏng
hệ
thống
bôi trơn
(X
7
)
Hỏng
hệ
thống
làm
mát
(X
8
)
Hỏng
hệ
thống
đánh
lửa
(X
9
)
1
Giảm công suất
(S
1
)
1 1 1 1 1 1 1 1 1
2

Tăng lợng tiêu
thụ nhiên liệu
(S
2
)
1 1 1 1 1 1 1 1 1
3 Máy nóng (S
3
) 0 1 1 1 0 1 1 1 1
4
Thay đổi thành
phần hoá học,
màu sắc khí thải
(S
4
)
1 0 1 1 1 1 0 0 1
5
Giảm áp suất
cuối kỹ nén (S
5
)
1 0 1 1 0 1 0 0 0
6
Giảm độ chân
không trong
đờng ống nạp
(S
6
)

1 0 1 1 1 0 0 0 0
7
Giảm áp suất
dầu bôi trơn (S
7
)
0 1 1 0 0 0 1 0 0
8
Tăng lợng lọt
hơi xuống cácte
(S
8
)
1 0 0 0 0 0 1 0 0
Bảng 1. Ma trận chẩn đoán trạng thái kỹ thuật động cơ xăng ôtô
"
Trên cơ sở phân tích ta chọn các thông
số chẩn đoán sau: S
1
- Giảm công suất; S
2
-
Tăng lợng tiêu thụ nhiên liệu; S
3
- Máy nóng;
S
4
- Thay đổi thành phần hoá học, màu sắc
khí thải; S
5

- Giảm áp suất cuối kỳ
nén; S
6
- Giảm độ chân không
trong đờng ống nạp; S
7
- Giảm áp
suất dầu bôi trơn; S
8
- Tăng lợng
lọt hơi xuống cacte.
Bảng ma trận chẩn đoán biểu
thị mối quan hệ giữa các thông số
kết cấu (h hỏng) và các thông số
chẩn đoán (triệu chứng). Trong
bảng này hàng ngang là các thông
số chẩn đoán S
i
, cột dọc là các
thông số kết cấu X
j
. Giao điểm
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 h hỏng của
đối tợng chẩn đoán;

- Thể hiện đúng mối quan hệ giữa các
triệu chứng và các h hỏng;
- Loại trừ các thông tin thừa. Các thông
tin thừa dễ dẫn đến kết quả chẩn đoán sai,
thậm trí không thể đa ra kết quả chẩn đoán
cuối cùng.
Khi xây dựng tập luật đã sử dụng phơng
pháp suy diễn loại trừ với các bớc nh 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 (S
1
và S
2
) 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.
- Xây dựng cây quyết định có gốc là S
1

(hoặc S
2
), các nút tơng ứng với các triệu
chứng trong ma trận tối thiểu, mỗi nút có hai
nhánh có và không xuất hiện triệu chứng
đó (C,K), h 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 đờng di trong cây từ
gốc tới lá. Ví dụ: Luật thứ nhất: Nếu S
1
(hoặc S
2
) không xuất hiện thì động cơ tốt nghĩ
là nếu động cơ không bị giảm công suất (hoặc
không tăng lợng tiêu thụ nhiên liệu) thì trạng
thái kỹ thuật là tốt. Luật thứ bảy: nếu S
1
(hoặc
S
2
), S
3
, S
4
có xuất hiện; S
5
, S
6
, S
7
không xuất
hiện thì chắc chắn xuất hiện X
9

và có khả
năng xuất hiện cả X
8
nghĩa là nếu động cơ
bị giảm công suất (hoặc tăng lợng 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 đờng
ống nạp thì chắc chắn bị hỏng hệ thống đánh
lửa có khả năng h hỏng hệ thống làm mát.
Luật thứ 18: nếu S
1
(hoặc S
2
), S
3
, S
4
, S
5
, S
6
,
S
7
, S
8
có xuất hiện thì động cơ hỏng hoàn
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 chơng 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).

Menu Chức năng có ba chức năng sau:
- Chẩn đoán mới; - Cấu hình máy in; - Thoát
khỏi chơng 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?. Ngời sử dụng sẽ lần lợt trả lời Có
hoặc Không. Quá trình hỏi đáp sẽ dừng lại
khi hệ thống suy diễn trên cơ sở tri thức đa ra
kết quả chẩn đoán, chúng ta có thể thoát khỏi
chơng trình hoặc báo cáo kết quả.
Hình 2. Giao diện giữa ngời v máy
Kết luận
Trong những năm gần đây, số hệ chuyên
gia đợc 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 h
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
nhng còn rất sơ sài, cần đợc 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 Thnh Bắc, Nguyễn Xuân Phú. Chẩn đoán
trạng thái kỹ thuật ôtô. NXB KHKT, Hà Nội, 1994