BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
------------------------

PHÙNG TẤT THẮNG

ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TẬP MỜ CHẨN ĐOÁN TRẠNG THÁI
KỸ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ
DIESEL TRÊN XE TẢI CỠ NHỎ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
------------------------

PHÙNG TẤT THẮNG

ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TẬP MỜ CHẨN ĐOÁN TRẠNG THÁI
KỸ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ
DIESEL TRÊN XE TẢI CỠ NHỎ

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hố nơng lâm nghiệp
Mã Số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU

Hà Nội - 2012


i
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn tốt nghiệp cao học tôi
đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân. Hồn thành
luận văn, tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu xắc nhất.
Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS. TS Nguyễn Nhật Chiêu đã trực tiếp
tận tình hướng dẫn tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp trong suốt thời gian qua.
Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng tồn thể cán bộ, giáo viên, cơng
nhân viên chức Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp của mình đúng thời gian
và nội dung đảm bảo theo đúng yêu cầu.
Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng tồn thể cán bộ, giáo viên, cơng
nhân viên chức Trường Cao đẳng nghề LILAMA-1 Ninh Bình, nơi tơi đang
cơng tác, đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tơi hồn thành
tốt nhiệm vụ.
Cuối cùng, tơi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình cùng
bạn bè, đồng nghiệp đã thường xuyên động viên khích lệ, giúp đỡ tơi và tạo
mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời
gian qua.

Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tơi. Những
kết quả trong luận văn này đã được tính tốn chính xác, trung thực và chưa có
tác giả nào cơng bố, những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều
được chỉ rõ nguồn gốc. Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận văn
Phùng Tất Thắng


ii
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn ......................................................................................................... i
Mục lục .............................................................................................................. ii
Danh mục các bảng ........................................................................................... v
Danh mục các hình ........................................................................................... vi
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................ 1
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 3

1.1. Tình hình nghiên cứu về chẩn đoán trạng thái kỹ thuật hệ thống nhiên
liệu động cơ Diesel ........................................................................................ 3
1.2.Tình hình nghiên cứu, ứng dụng lý thuyết mờ trong chẩn đoán ............. 5
1.2.1. Ứng dụng lý thuyết tập mờ trong chẩn đoán trên thế giới .............. 5
Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................... 7

2.1.Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 7
2.2. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .............................................................. 7
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................... 7
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu. ........................................................................ 7

2.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 7
2.4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 7
Chương 3 CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT VÀ LÝ THUYẾT TẬP MỜ ................. 10

3.1.Chẩn đoán kỹ thuật ................................................................................ 10
3.1.1. Mục đích, ý nghĩa của chẩn đốn kỹ thuật .................................... 10
3.1.2.Các khái niệm và định nghĩa trong chẩn đoán kỹ thuật................. 10
3.1.3 Các phương pháp chẩn đoán: ........................................................ 14
3.1.4. Sơ đồ q trình chẩn đốn............................................................. 15


iii
3.1.5. Cơ sở lý thuyết logic trong chẩn đoán và dự báo ......................... 16
3.2.Lý thuyết tập mờ.................................................................................... 17
3.2.1.Nhắc lại tập hợp kinh điển.............................................................. 19
3.2.2.Các phép toán trên mờ ................................................................... 21
3.2.3. Biến ngơn ngữ và giá trị của nó .................................................... 24
3.2.4.Luật hợp thành mờ .......................................................................... 25
3.2.5.Giải mờ ........................................................................................... 28
Chương 4 PHÂN TÍCH SỰ THAY ĐỔI TRẠNG THÁI KỸ THUẬT HỆ
THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL ................................. 34

4.1. Giới thiệu hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel ..................... 34
4.1.1. Yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiên liệu. ................................... 34
4.1.2. Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu............................................... 34
4.1.3. Các bộ phận chính của hệ thống cung cấp nhiên liệu................... 35
4.2. Sự thay đổi trạng thái kỹ thuật của hệ thống cung cấp nhiên liệu ....... 39
4.2.1. Những hư hỏng của hệ thống cung cấp nhiên liệu thấp áp........... 39
4.2.2. Hư hỏng của bơm cao áp............................................................... 40
4.2.3. Hư hỏng của vòi phun.................................................................... 43

4.2.4. Một số dấu hiệu hư hỏng thường gặp trong hệ thống nhiên liệu .. 45
Chương 5 ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TẬP MỜ CHẨN ĐOÁN TRẠNG THÁI
KỸ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL
TRÊN XE TẢI CỠ NHỎ ........................................................................................ 48

5.1. Cơ sở lý thuyết...................................................................................... 48
5.2. Xây dựng ma trận chẩn đoán cho hệ thống cung cấp nhiên liệu.......... 49
5.2.1. Các thông số kết cấu ...................................................................... 49
5.2.2. Các thơng số chẩn đốn ................................................................ 50
5.2.3. Mờ hố các thơng số chẩn đốn và kết cấu (giá trị ngôn ngữ) .... 53
5.2.4. Thiết lập ma trận chẩn đoán.......................................................... 58


iv
5.3. Ứng dụng phần mềm matlab chẩn đoán hệ thống cung cấ p nhiên liêụ
đô ̣ng cơ diesel trên xe tải cỡ nhỏ ................................................................. 60
5.3.1. Giới thiệu phần mềm matlab. ........................................................ 60
5.3.2. Soạn thảo các biến vào - ra. .......................................................... 62
5.3.3. Thuật toán hệ mờ chẩn đoán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ
Diesel. ...................................................................................................... 71
5.3.4. Luật điều khiển – tri thức chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của hệ
thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel. ............................................. 72
5.3.5. Chọn thiết bị hợp thành ................................................................ 75
5.3.6. Tổng hợp kết quả .......................................................................... 76
5.4. Kiểm chứng sự phù hợp của hệ mờ và đối tượng ................................ 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC



v
DANH MỤC CÁC BẢNG
TT
Tên bảng
3.1 Bảng chân lý mệnh đề hợp thành trong logic kinh điển

Trang
25

4.1

Lượng cấp nhiên liệu chu trình tiêu chuẩn

37

4.2

39

5.1

Độ khơng đồng đều cho phép đối với lượng nhiên liệu cấp cho
chu trình của các tổ bơm trong cùng một bộ bơm cao áp
không quá …%)
Tổng hợp các thơng số chẩn đốn và thơng số kết cấu

5.2

Giá trị ngơn ngữ của các thơng số chẩn đốn và thơng số kết cấu


56

5.3

Ma trận chẩn đốn hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel

58

5.4

60

5.5

Ma trận chẩn đoán logic mờ của hệ thống cung cấp nhiên liệu
động cơ diesel.
Biến mờ đánh giá hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel

5.6

Tập mờ ngôn ngữ của biến công suất động cơ

64

5.7

Tập mờ ngôn ngữ của biến tiêu thụ nhiên liệu

64


5.8

Tập mờ ngôn ngữ của biến thành phần và màu sắc khí xả

65

5.9

Tập mờ ngơn ngữ của biến nhiệt độ động cơ

66

5.10 Tập mờ ngôn ngữ của biến tiếng gõ động cơ

66

5.11 Tập mờ ngơn ngữ biến mịn piston, xylanh

67

5.12 Tập mờ ngôn ngữ của biến van triệt hồi

68

5.13 Tập mờ ngơn ngữ của biến vịi phun

68

5.14 Tập mờ ngơn ngữ của biến áp suất phun


69

5.15 Tập mờ ngôn ngữ của biến áp suất phun.

70

5.16 Tập mờ ngôn ngữ của biến độ không đồng đều

70

5.17 Các giá trị đo được trên xe thử

80

5.18 Kết quả đánh giá theo thực tế và chương trình

81

5.19 Các giá trị đo được trên xe thử

81

5.20 Kết quả đánh giá theo thực tế và chương trình

82

5.21 Các giá trị đo được trên xe thử

82


5.22 Kết quả đánh giá theo thực tế và chương trình

82

53

63


vi
DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

3.1

Tương quan giữa thơng số kết cấu và thời gian làm việc

12

3.2

Sơ đồ công nghệ và mục đích chẩn đốn

16


3.3

Hàm thuộc của tập hợp hai tập hợp có cùng khơng gian nền

22

3.4

Hàm thuộc của giap hai tập hợp có cùng khơng gian nền

23

3.5

Tập bù mạnh Ac của tập mờ A

24

3.6

Mô tả các giá trị ngôn ngữ bằng tập mờ

24

3.7

Minh họa quy tắc hợp thành

27


3.8

Giải mờ bằng phương pháp cực đại

29

3.9

Giải mờ theo phương pháp điểm trọng tâm

29

3.10 Giải mờ theo phương pháp đường phân đối diện tích

30

4.1

Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel

34

5.1

Sơ đồ các bước chẩn đoán hệ thống cung cấp nhiên liệu

48

5.2


Các dạng hàm thuộc lựa chọn

54

5.3

Biến mờ theo công suất

55

5.4

Biến mờ theo độ đục khí xả

55

5.5

Màn hình chính của fuzzy

61

5.6

Màn hình soạn thảo Biến từ sub-menu Add Variable

62

5.7


Biến mờ công suất động cơ

64

5.8

Biến mờ tiêu thụ nhiên liệu

64

5.9

Biến mờ thành phần và màu sắc khí xả

65

5.10 Biến mờ nhiệt độ động cơ

66

5.11 Biến mờ tiếng gõ động cơ

67

5.12 Biến mờ hư hỏng mòn piston, xylanh

67

5.13 Biến mờ hư hỏng hệ van triệt hồi.


68


vii
5.14 Biến mờ hư hỏng vòi phun

69

5.15 Biến mờ áp suất phun

69

5.16 Biến mờ thời điểm phun

70

5.17 Biến mờ độ khơng đồng đều

71

5.18 Hệ mờ chẩn đốn tình trạng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên

71

liệu động cơ Diesel
5.19 Màn hình soạn thảo luật điều khiển từ sup-menu Rule

75

5.20 Quan hệ giữa độ giảm công suất và tăng lượng tiêu hao nhiên


76

liệu với độ mòn piston- xylanh
5.21 Quan hệ giữa mức tiêu hao nhiên liệu và tiếng gõ động cơ với

77

sự sai lệch góc phun
5.22 Quan hệ giữa mức tiêu hao nhiên liệu với sự sai lệch áp suất

77

phun
5.23 Màn hình hiển thị kết quả chẩn đốn trên rule

78

5.24 Thiết bị chẩn đốn trạm

80

5.25 Thực nghiệm đo khí xả, nhiệt độ động cơ

81


1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây, công tác chẩn đoán, bảo dững sửa chữa đã
thay đổi nhiều. Lý do của sự thay đổi này là kỹ thuật và công nghệ phát triển
dẫn tới sự đa dạng về chủng loại, số lượng và chất lượng của các loại máy
móc trên các phương tiện vận tải. Cơng suất của máy móc tăng lên nhiều,
máy móc phức tạp hơn, phạm vi ứng dụng cũng rộng rãi hơn và được ứng
dụng tại nhiều quốc gia, tính tồn cầu hóa ngày càng cao dẫn tới các thay đổi
về quan niệm và cách thức tổ chức, tiến hành chẩn đoán, bảo dưỡng sửa
chữa.
Sự thay đổi này thể hiện ở những kiến thức mới về chẩn đốn, bảo
dưỡng sửa chữa, địi hỏi máy móc thiết bị làm việc an tồn hơn với con
người, độ chính xác của các quyết đinh chẩn đoán và đảm bảo những yêu
cầu về chất lượng chẩn đoán, bảo dưỡng sửa chữa, về tổ chức sửa chữa và
giá thành sửa chữa. Mặt khác những tiêu chuẩn về chẩn đoán, bảo dưỡng sửa
chữa ngày càng khắt khe cũng như các phương tiện và cách tiếp cận về chẩn
đoán, bảo dưỡng sửa chữa cũng thay đổi đáng kể trong thời gian gần đây.
Phương pháp chẩn đoán sửa chữa dựa trên ứng dụng lý thuyết tập mờ
ngày càng được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới bởi các lý do:
Thứ nhất: xác định được các sai hỏng của các hệ thống trên xe, các bộ
phận chi tiết trong động cơ mà không phải tháo rời các hệ thống, các bộ
phận, chi tiết;
Thứ hai: Độ chính xác của các quyết định chẩn đốn không phụ thuộc
nhiều vào các yếu tố như kinh nghiệm của người thợ, sức khỏe và các yếu tố
khách quan (mơi trương, nhiệt độ, ...);
Thứ ba: Giảm chi phí sửa chữa.


2

Từ những lý do trên việc đưa những ứng dụng tin học vào trong lĩnh
vực chẩn đoán ở nước ta là một nhu cầu ngày càng trở lên cấp thiết đòi hỏi

một sự quan tâm, nghiên cứu, xây dựng những hệ thống trợ giúp trong lĩnh
vực chẩn đoán...
Với mong muốn ứng dụng những tiện ích của lý thuyết tập mờ trong
cơng tác chẩn đốn, chúng tơi thực hiện đề tài “Ứng dụng lý thuyết tập mờ
chẩn đoán trạng thái kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel
trên xe tải cỡ nhỏ”. Đề tài đi sâu tìm hiểu bài tốn ứng dụng lý thuyết mờ để
chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel
trên xe tải cỡ nhỏ.
* Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Hoàn thiện phương pháp ứng dụng lý thuyết tập mờ vào cơng tác chẩn
đốn trạng thái kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel trên xe
tải cỡ nhỏ.
* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Kết quả nghiên cứu của đề tài giúp xác định tình trạng kỹ thuật của hệ
thống cung cấp nhiên liệu trong động cơ Diesel mà không phải tháo rời các
chi tiết, tiết kiệm rất nhiều công sức, đảm bảo độ tin cậy, tính kinh tế.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu về chẩn đoán trạng thái kỹ thuật hệ thống
nhiên liệu động cơ Diesel
Trong quá trình khai thác sử dụng tính năng kỹ thuật của các hệ thống,
các bộ phận chi tiết trong động cơ Diesel thay đổi dần theo hướng xấu đi, mà
trong đó hệ thống cung cấp nhiên liệu là một trong những hệ thống quan trọng
chịu sự biến đổi xấu đó. Xác định sự thay đổi trạng thái kỹ thuật đó mà khơng
phải tháo rời là một trong những nhiệm vụ quan trọng của chẩn đoán kỹ thuật.
Quá trình thay đổi trạng thái kỹ thuật của hệ thống cung cấp nhiên liệu

thường diễn ra liên tục dưới tác động của một số nguyên nhân trong quá trình
làm việc:
- Ảnh hưởng của điều kiện làm việc: nhiệt độ, áp suất cao, làm việc
trong thời gian dài làm tăng độ mài mòn, suy giảm độ bền đối với các bộ phận
như bơm cao áp, vòi phun…
- Ảnh hưởng của điều kiện sử dụng: Môi trường sử dụng , nhiệt độ, độ
ẩm, bụi bẩn… và trình độ sử dụng là muốn nói đến yếu tố tác động của con
người, sự hiểu biết của người sử dụng.
- Ảnh hưởng của cơng nghệ, thiết kế và chế tạo: vật liệu, tính chính xác
ảnh hưởng lớn đến trạng thái kỹ thuật của các chi tiết, bộ phận, việc thiết kế
phải đảm bảo đơn giản tối ưu, thích hợp với việc bảo dưỡng và sửa chữa.
Từ những nguyên nhân trên, theo từng nguyên nhân mà mức độ hư hỏng
có khác nhau nhưng chắc chắn rằng hư hỏng xảy ra trong quá trình sử dụng là
khơng thể tránh khỏi. Cơng tác chẩn đốn kỹ thuật có thể đánh giá đúng tình
trạng kỹ thuật của động cơ và các bộ phận chi tiết của nó, có khả năng dự báo
chính xác những hư hỏng hoặc những sự cố có thể xảy ra, từ đó định ra các


4

chế độ bảo dưỡng sửa chữa thích hợp đảm bảo tuổi thọ, độ tin cậy cho động
cơ và các bộ phận của nó.
Hiện nay việc chẩn đốn kỹ thuật đang được áp dụng ở nước ta với mức
độ thấp, chỉ có một vài liên doanh lắp ráp và sửa chữa ơ tơ có cầu chẩn đốn
hồn chỉnh; ở phần lớn các cơ sở sửa chữa, việc chẩn đoán dựa vào các thiết
bị chẩn đốn đơn lẻ, khơng đồng bộ và việc xử lý các thông tin để đưa ra kết
luận chẩn đốn hồn tồn dựa vào chun gia. Độ chính xác của quyết định
chẩn đoán phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của chuyên gia, nếu chuyên gia
có nhiều kinh nghiệm thì chẩn đốn gần đúng hơn và ngược lại, nếu chun
gia ít kinh nghiệm thì chẩn đốn dễ sai hơn.

Việc đưa những ứng dụng tin học vào trong lĩnh vực chẩn đoán (hệ
chuyên gia) là một nhu cầu thực tế ngày càng trở nên cấp thiết. Các hệ chuyên
gia trợ giúp chẩn đốn đang có sức thu hút bởi hai lý do chính: Thứ nhất, đó
là những chương trình hữu ích và tiện lợi đáp ứng được nhu cầu thực tế; Thứ
hai bởi tính khả thi của chúng. Tính hấp dẫn của một hệ chuyên gia trợ giúp
chẩn đoán thường dựa trên khả năng sẵn sàng thích ứng của nó. Đối với con
người cần phải nghỉ ngơi, làm việc với mức độ và thời gian nhất định, thì hệ
chuyên gia có thể làm việc bất cứ lúc nào và khơng hạn chế thời gian. Tri thức
của con người có giới hạn, phụ thuộc trình độ chun mơn của họ và có thể bị
mất đi; nhưng khó mà lấy đi vĩnh viễn tri thức của hệ chuyên gia, nó có thể dễ
dàng sao chép lưu trữ và tri thức của hệ chuyên gia có thể tổ hợp được tri
thức của rất nhiều chuyên gia giỏi trong lĩnh vực nghiên cứu. Hơn nữa,
chuyên gia người cần một thời gian dài mới trở thành chuyên gia trong một số
lĩnh vực nhất định và việc đào tạo mới là rất khó và mất nhiều thời gian.
Nhu cầu thực tế đòi hỏi một sự quan tâm nghiêm túc, xây dựng những
hệ chuyên gia trợ giúp trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: quản lý kinh tế,
kiến trúc, khám chữa bệnh, chẩn đoán kỹ thuật…


5

Trở lại vấn đề xây dựng một hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán ta thấy:
Trong thực tế, khi chẩn đoán các chuyên gia thường sử dụng những đánh giá
chủ quan hoặc trực giác, họ không thể luôn đưa ra được những chẩn đốn
đúng hoặc nhiều lúc họ khơng thể giải thích vì sao họ đã đưa ra những kết
luận như vậy. Kết quả của những phân tích chẩn đốn thường được ước lượng
với một cách tuỳ ý. Lượng thông tin duy nhất có thể chỉ là những nhận xét
theo kinh nghiệm của các chuyên gia, ví dụ “Bơm xăng kém” “ Xe này còn
tốt” “ Kim phun bị hỏng rồi”….
Vấn đề đặt ra là liệu có thể xây dựng một hệ chun gia có khả năng xử

lý những thơng tin đó khơng? nhược điểm chính trong khi chẩn đốn là ở ranh
giới giữa các hỏng hóc thì các chun gia khơng ít nhiều đều phụ thuộc vào
kinh nghiệm thực tiễn, thường hay xảy ra những sai lầm trong những chẩn
đoán và điều trị những hư hỏng thuộc biên. Đối với những trường hợp biên (
khó chẩn đốn rõ ràng), lý thuyết tập mờ cung cấp những cơng cụ thích hợp
và rất gần thực tế.
1.2.Tình hình nghiên cứu, ứng dụng lý thuyết mờ trong chẩn đoán
1.2.1. Ứng dụng lý thuyết tập mờ trong chẩn đoán trên thế giới
Năm 1965, giáo sư Lofit A. Zadeh [14] đã đưa ra ý tưởng xây dựng cơ sở
tính tốn cho suy luận mờ và lý thuyết mờ do ơng đề ra đã được trình bày trong
nhiều tài liệu và sẽ được ứng dụng để xây dựng lên mơ hình trợ giúp chẩn đốn
kỹ thuật nói trên.Việc sử dụng lý thuyết này có những ưu điểm sau:
- Cho phép sử dụng các thông tin định tính, dạng ngơn ngữ
- Sử dụng logic suy diễn gắn liền với tri thức con người.
Kể từ đó logic mờ và cơng nghệ mờ phát triển mạnh mẽ, trong đó phải
kể đến dự án LIFE ( the Laboatry for International Fuzzy Enginneering) 1989
– 1995 do giáo sư T.Terano ( Tokyo Institute of Technology - Japan) điều
hành [15]


6

Những ứng dụng đầu tiên về điều khiển mờ của nhóm tác giả Mandani
và Assklian năm 1974 [16]. Tiếp đó logic mờ được ứng dụng cho điều khiển
lo nung xi măng của Larsen (1980) [17] ; quản lý bãi đỗ xe của Sugeno
(1984) [18]; điều khiển nhà máy nước của Yagshita (1985) [19]; điều khiển
hệ thống giao thông ngầm, quản lý thang máy của Fụitec (1988) [20]; điều
hiển hệ thống năng lượng và phản ứng hạt nhân của Bernard (1988); điều
khiển máy bay trực thăng của Sugeno ( 1990) [21]…
- Ứng dụng lý thuyết tập mờ trong chẩn đoán trong nước.

Hiện nay ở nước ta các hệ chẩn đoán dựa trên cơ sở logic mờ đã và đang
được nghiên cứu như cơng trình xây dựng hệ chuẩn đốn bệnh nhiệt đới của
viện công nghệ thông tin quốc gia.
Đề tài “ứng dụng lý thuyết mờ chẩn đoán trạng thái kỹ thuật hệ thống
cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel trên xe tải cỡ nhỏ”, nhằm xác định tình
trạng kỹ thuật của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel mà không
phải tháo rời các chi tiết, tiết kiệm rất nhiều cơng sức và tốn phí lao động,
đảm bảo độ tin cậy, tính kinh tế và khả năng khai thác sử dụng tốt nhất. Với
mong muốn tìm tịi những khả năng mới của khoa học có ích cho thực tế, đề
tài đi sâu tìm hiểu bài tốn ứng dụng lý thuyết mờ để chẩn đốn tình trạng kỹ
thuật của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel, và xây dựng phần
mềm với một đối tượng cụ thể là hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ
Diesel.


7

Chương 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
2.1.Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu sự thay đổi trạng thái kỹ thuật của hệ thống cung cấp nhiên
liệu Diesel trong quá trình khai thác và ứng dụng lý thuyết tập mờ trong việc
nâng cao hiệu quả của việc chẩn đoán, dự báo sự thay đổi tình trạng kỹ thuật
của hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel.
2.2. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
- Những hư hỏng trong hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel trên xe
tải Vinaxuki cơ nhỏ.
- Phương pháp chẩn đoán hư hỏng hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ

Diesel dùng logic mờ
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel trên xe tải nhỏ
2.3. Nội dung nghiên cứu
Tìm hiểu khả năng ứng dụng lý thuyết tập mờ trong cơng tác chẩn
đốn nói chung.
Tìm hiểu sự biến đổi trạng thái kỹ thuật của hệ thống cung cấp nhiên liệu
động cơ Diesel trong quá trình khai thác, và khả năng biểu thị chúng bằng thơng
tin mờ.
Xây dựng mơ hình hệ luật trợ giúp chẩn đốn tình trạng kỹ thuật của hệ
thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel dựa vào lý thuyết tập mờ.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm kiểm chứng và mơ phỏng trên máy
tính.


8

Trong rất nhiều vấn đề vần khảo sát, nghiên cứu khi mà đối tượng không
thể mô tả bởi một mô hình tốn học hoặc có thể mơ tả được song mơ hình của nó
q phức tạp, cồng kềnh, khó ứng dụng, thì logic mờ( fuzzy logic) lại chiếm ưu
thế rõ rệt.
Trong khai thác hệ thống nhiên liệu Diezen, người sử dụng thường chỉ
dựa vào kinh nghiệm để điều khiển quá trình cơng tác của động cơ. Khi một
yếu tố khai thác nào đó thay đổi làm suy giảm các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của
động cơ, người sử dụng khơng hồn tồn dựa trên mơ hình tốn học để khai
thác động cơ mà dựa trên kinh nghiệm của mình để làm điều đó. Kinh nghiệm
được rút ra từ các hiện tượng đã xảy ra, nhưng rõ ràng chỉ được đúc rút đúng
khi người sử dụng có kiến thức cơ bản (tức các mơ hình tốn). Như vậy, bằng
tư duy logic của con người, kiến thức cơ bản và các mơ hình tốn học, cơ sở

khoa học của tính tốn thiết kế đã được mềm hố rất nhiều, khơng cịn là các
phường trình, các con số hoặc hệ số …. Mà trở thành một hệ thống suy diễn
với mức độ định lượng một cách tương đối. Nhưng dù thế đi nữa, các chỉ tiêu
kinh tế chất lượng như : an tồn, tốt, tiết kiệm… vẫn được duy trì.
Để đánh giá trạng thái kỹ thuật của hệ thống cung cấp nhiên liệu động
cơ Diesel, luận văn ứng dụng logic mờ trong cơng tác chẩn đốn, cũng dựa
trên cơ sở kinh nghiệm thực tế để xây dựng hệ tri thức chẩn đoán hệ thống
cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel trên cơ sở logic mờ.
Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel bằng logic mờ
đòi hỏi một số nội dung cụ thể sau:
- Phân tích đối tượng, các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái kỹ thuật của
hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel;
- Lựa chọn tập các thông số quan trọng và khả năng sử dụng các thơng
số đó cho cơng tác chẩn đốn;
- Xây dựng hệ thống mờ đánh giá đối tượng bằng tập dữ liệu “ Vào - Ra”


9

- Xây dựng các luật điều kiển mờ từ các dữ liệu khai thác thực tế;
- Tổng hợp hệ thống mờ với các luật điều khiển mờ để đưa ra mối quan
hệ phụ thuộc giữa các biến “ Vào – Ra ” nhằm định lượng mối quan hệ đó;
- Kiểm nghiệm thực tế để đánh giá sự phù hợp và mức độ chính xác
của hệ thống.


10

Chương 3
CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT VÀ LÝ THUYẾT TẬP MỜ

3.1.Chẩn đốn kỹ thuật
3.1.1. Mục đích, ý nghĩa của chẩn đốn kỹ thuật
Mục đính của chẩn đốn kỹ thuật là một hình thức tác động kỹ thuật vào
quá trình khai thác sử dựng nhằm đảm bảo cho máy hoạt động có độ tin cậy,
an toàn và hiệu quả cao bằng cách phát hiện và dự báo kịp thời các hư hỏng
và tình trạng kỹ thuật hiện tại của máy.
Ý nghĩa của chẩn đoán kỹ thuật là phát hiện kịp thời và dự đốn trước
được các hư hỏng có thể xẩy ra, nâng cao tính tin cậy và an tồn của máy;
Nâng cao độ bền lâu, giảm chi phí về phụ tùng thay thế, giảm được độ hao
mòn các chi tiế do không phải tháo rời các tổng thành; Giảm được tiêu hao
nhiên liệu, dầu nhờn do kịp thời điều chỉnh các bộ phận đưa về trạng thái tôi
ưu; Giảm giờ công lao động cho công tác bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa.
3.1.2.Các khái niệm và định nghĩa trong chẩn đoán kỹ thuật
3.1.2.1.Các định nghĩa cơ bản
Hệ thống chẩn đoán : Là hệ thống tổ chức được tạo nên bởi công cụ
chẩn đốn và đối tượng chẩn đốn với mục đích xác định trạng thái kỹ thuật
của đối tượng chẩn đoán. Qua việc xác định trạng thái kỹ thuật tức thời có thể
đánh giá chất lượng hiện trạng những sự cố đã xẩy ra và khả năng sử dụng
trong tương lai
Công cụ chẩn đoán : Là tập hợp các trang bị kỹ thuật, phương pháp và
trình tự để tiến hành phân tích và đánh giá tình trạng kỹ thuật. Cơng cụ chẩn
đốn có thể là trang bị kỹ thuật có sẵn của đối tượng chẩn đoán, hay là các
trang bị độc lập. Nó có thể là cảm nhận của con người, sự phân tích đánh giá
của các chuyên gia, các cảm biến có sẵn, các bộ vi xử lý, các phần mềm tính
tốn, các màn hình hoặc tín hiệu giao diện…


11

Đối tượng chẩn đoán: Là đối tượng áp dụng chẩn đốn kỹ thuật. Đối

tượng chẩn đốn có thể là một cơ cấu, tập hợp các cơ cấu, hay toàn bộ hệ
thống phức hợp.
Tình trạng kỹ thuật của đối tượng: Là tập hợp các đặc tính kỹ thuật bên
trong tại một thời điểm, biểu thị chức năng yêu cầu của đối tượng trong
những điều kiện sử dụng xác định.
3.1.2.2.Thông số kết cấu
Số lượng các tổng thành, các hệ thống, các khâu và từng chi tiết trong
động cơ rất lớn. Chúng được chế tạo theo các bản vẽ có kích thước và dung sai
quy định, có các yêu cầu kỹ thuật cụ thể. Tất cả các chi tiếp lắp thành nhóm,
cụm, tổng thành được gọi là kết cấu. Mỗi đối tượng có kết cấu cụ thể, đảm
nhiệm một chức năng cụ thể.
Kết cấu được đánh giá bằng các thống số kết cấu và tại một thời điểm
nhất định được gọi là Thông số trạng thái kỹ thuật của kết cấu. Các thông số
kết cấu (ký hiệu là H) biểu thị bằng các đại lượng vật lý, thơng qua giá trị có
thể xác định được chúng: kích thước (độ dài, diện tích thể tích) ; cơ (lực, áp
suất, tần số, biên độ); nhiệt (độ, calo), điện (điện trở, cường độ, điện áp…)
Trong quá trình sử dụng các thơng số kết cấu biến đổi từ giá trị ban đầu
H0 đến giá trị giới hạn Hgh ( tức là mới đến hỏng ), là hàm số tương quan với
thời gian làm việc. Mối tương quan này có thể biểu thị trên hình 3.1. Trong đó
- H0 : Là giá trị của thống số kết cấu đã được tính tốn theo u cầu kỹ
thuật do nhà chế tạo quy định, thường ghi trong bản vẽ trong các tài liệu
hướng dẫn. Trong quá trình sử dụng các thơng số kết cấu có thể tăng hoặc
giảm dẫn đến trạng thái kỹ thuật xấu đi, cuối cùng là hỏng. Trong khai thác
H0 thường được lấy làm giá trị gốc để đánh giá mức độ xấu đi của đối tượng


12

- Hcp :là giá trị cho phép của thông số kết cấu và là ranh giới xuất hiện
hư hỏng, máy bắt đầu trục trặc, các tính năng sử dụng bắt đầu bị giảm, nhưng

vẫn còn khả năng làm việc.
- Hgh : là giá trị tới hạn của thống số kết cấu, là thời điểm máy, tổng
thành mất hoàn toàn khả năng làm việc, khơng thể hồn thành chức năng tối
thiểu quy định.
- 0T1: thời gian làm việc không hỏng.
- T1T2: thời gian làm việc có trục trặc.
- T: thời gian làm việc

Hình 3.1. Tương quan giữa thơng số kết cấu và thời gian làm việc
Ngồi việc đánh giá thơng số kết cấu bằng giá trị trong thực tế có thể
dùng ở dạng %. Các giá trị H0, Hcp, Hgh trên được gọi là ngưỡng của thông số
kết cấu.


13

Quy luật thay đổi trạng thái kết cấu theo thời gian làm việc là một quy
luật phức hợp, phụ thuộc nhiều yếu tố. Để xác định được quy luật này cần có
biện pháp thơng kê và có thể dùng các hàm gần đúng để biểu diễn.
Như vậy: Thông số kết cấu là thông số dùng để đánh giá trạng thái kỹ thuật
của đối tượng chẩn đốn thơng qua giá trị của nó tại một thời điểm nhất định
Khi thơng số kết cấu có giá trị từ H0  Hcp đối tượng ở trạng thái tốt. Khi
thơng số kết cấu có giá trị từ Hcp  Hgh đối tượng xuất hiện triệu chứng hư hỏng.
Khi thơng số kết cấu có giá trị lớn hơn Hgh đối tượng mất hoàn toàn khả
năng làm việc.
Ví dụ như Mịn kim phun là một thơng số kết cấu và được đánh giá qua
độ mòn, với mỗi độ mịn khác nhau có thể có các kết luận về tình trạng kỹ
thuật là khác nhau ( tốt, được , xấu, rất xấu, hỏng).
Các thông số kết cấu nằm tron các cụm, tổng thành nếu tháo rời có thể
đo đạc xác định nhưng khi khơng tháo rời thì việc đo đạc để xác định là khó

khăn .
3.1.2.3.Thơng số chẩn đốn
Thơng số chẩn đốn là các thơng số biểu thị các q trình lý hố,
phản ánh tình trạng kỹ thuật bên trong của đối tượng khảo sát. Các thông số
này con người hay thiết bị đo có thể nhận biết được và chỉ xuất hiện khi đối
tượng khảo sát hoạt động hay ngay sau khi vừa hoạt động .
Các thông số biểu hiện kết cấu đặc trưng cho đối tượng khảo sát có thể
đo được trên động cơ .
Các thông số biểu hiện kết cấu luôn luôn phụ thuộc vào tình trạng kết cấu
và thay đổi theo sự thay đổi của các thơng số kết cấu. Ví dung như sự tăng
khe hở trong mối lắp kim phun và đế kim phun sẽ làm sai lệch thời điểm phun
thực tế, giảm lượng cấp nhiên liệu chu trình… làm ảnh hưởng xấu tới q
trình cháy, làm giảm cơng suất động cơ, tăng tiêu hao nhiên liệu…


14

Trong q trình chẩn đốn chúng ta sử dụng thơng số biểu hiện kết cấu
để làm cơ sở cho chẩn đốn, những thơng số được sử dụng gọi là thơng số
chẩn đoán (ký hiệu là B). Chúng ta cần chú ý thơng số chẩn đốn là thơng số
biểu hiện kết cấu, nhưng khơng phải tồn bộ các thơng số biểu hiện kết cấu sẽ
được gọi là thơng số chẩn đốn. Như vậy, trong chẩn đoán chúng ta coi đối
tượng chẩn đoán phức tạp được tạo nên bởi tập hợp các thơng số kết cấu. Đối
tượng chẩn đốn có nhiều thơng số biểu hiện kết cấu.
Các thông số biểu hiện kết cấu được chọn để xác định tình trạng kỹ thuật
của đối tượng được gọi là thơng số chẩn đốn. Một đối tượng chẩn đốn có
thể có nhiều thơng số chẩn đốn. Quan hệ của các thơng số kết cấu với thơng
số chẩn đốn biến đổi theo quy luật đan xen.
Tương ứng với các ngưỡng của thông số kết cấu cũng có ngưỡng của
thơng số chẩn đốn. Giữa thơng số kết cấu H và thơng số chẩn đốn B tồn tại

quan hệ H=f(B), trong đó chúng ta lại cần thiết có quan hệ của H, B với thời
gian làm việc. Đây là những hàm đa biến không dễ giải bằng các bài tốn đại
số thơng thường. Tốt nhất vẫn sử dụng các thực nghiệm thống kê để giải
quyết. Song trong nhiều trường hợp khơng thể xác định nhanh chóng bằng
thực nghiệm để tìm ra quy luật. Vì vậy, chẩn đốn chỉ có thể xác định gần
đúng các trạng thái của chúng.
3.1.3 Các phương pháp chẩn đốn:
Theo [2] có 3 phương pháp chẩn đốn:
- Phương pháp chẩn đốn bằng mơ hình hố thống kê;
- Phương pháp chẩn đoán tương tự;
- Phương pháp chẩn đốn chun gia.
Phương pháp chẩn đốn bằng mơ hình hoá thống kê: theo phương pháp
này dựa trên những tài liệu thống kê theo thời gian, người ta xây dựng mơ
hình tính tốn xác định tình trạng kỹ thuật của đối tượng.


15

Phương pháp chẩn đoán tương tự: cơ sở của phương pháp này là sự phát
triển của những quá trình hay những hiện tượng đã biết để nghiên cứu đối
tượng chẩn đốn bằng cách phân tích và mơ phỏng những động tác tương
đương của đối tượng đã biết và đối tượng cần chẩn đốn.
Đó là phương pháp dựa trên sự thống nhất tự nhiên được tìm thấy trong
sự giống nhau đối với những lĩnh vực khác nhau của hiện tượng.
Phương pháp chẩn đoán chuyên gia: là phương pháp chẩn đoán dựa trên
cơ sở xử lý ý kiến của các cán bộ khoa học có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh
vực nghiên cứu. Nhược điểm của phương pháp này là chịu ảnh hưởng nhiều
của tính chủ quan và việc tổ chức, phân loại đánh giá chun gia.
3.1.4. Sơ đồ q trình chẩn đốn
Cơng nghệ chẩn đoán được thiết lập trên cơ sở mục đích của bài tốn đặt

ra. Chúng ta thường tiến hành cơng việc này để xác định tình trạng kỹ thuật
của đối tượng cần chẩn đốn với mục đích nâng cao hiệu quả sử dụng và làm
công tác vật tư dự phịng. Với mục đích nêu trên, cơng nghệ chẩn đốn bao
gồm các bước lớn trình bày trên hình 3.2


16

Hình 3.2. Sơ đồ cơng nghệ và mục đích chẩn đoán
3.1.5. Cơ sở lý thuyết logic trong chẩn đoán và dự báo
Cơ sở lý thuyết trong chẩn đoán kỹ thuật và dự báo địi hỏi các thơng số
chẩn đốn được xem xét trong một hệ thống. Trong dự đoán đối tượng, lượng
thông tin thu thập luôn đi kèm với khái niệm xác định hay chưa xác định
trạng thái của hệ thống. Lượng thông tin thu được về trạng thái càng nhiều thì
tính khơng xác định càng giảm.