學(xué)科前沿之故障診斷

摘要：古往今來(lái)，沒(méi)有哪件事是一蹴而就的。同樣科學(xué)研究也是如此，人類(lèi)每次文明的進(jìn)步，都離不開(kāi)科學(xué)家們付出的心血。故障診斷通過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和異常情況作出判斷，并根據(jù)診斷作出判斷，為系統(tǒng)故障恢復(fù)提供依據(jù)。本文通過(guò)探究故障診斷的前沿研究來(lái)更好的把握未來(lái)的發(fā)展方向，從而對(duì)自己的研究領(lǐng)域有更深層次的了解。

關(guān)鍵詞：故障診斷;學(xué)科前沿;專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域;發(fā)展方向

0 引言

古語(yǔ)有云，天下難事，必作于易;天下大事，必作于細(xì)。作為當(dāng)代研究生，應(yīng)當(dāng)志存高遠(yuǎn)，樹(shù)立遠(yuǎn)大理想，爭(zhēng)取為自己的研究領(lǐng)域里添磚加瓦。

1 學(xué)科和專(zhuān)業(yè)的定義和區(qū)別

在我們進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域之前，首先就要明確好兩個(gè)概念，那就是專(zhuān)業(yè)和學(xué)科的概念。專(zhuān)業(yè)，一般指高?；蛑械葘?zhuān)業(yè)學(xué)校根據(jù)社會(huì)分工需要而劃分的學(xué)業(yè)門(mén)類(lèi)。學(xué)科，是科學(xué)知識(shí)體系的分類(lèi)，不同的學(xué)科就是不同的科學(xué)知識(shí)體系。在這里我們可以深度剖析下學(xué)科和專(zhuān)業(yè)的一些區(qū)別。首先我們從學(xué)科和專(zhuān)業(yè)的構(gòu)成來(lái)看，構(gòu)成一門(mén)獨(dú)立學(xué)科的基本要素主要有三點(diǎn)，分別是：研究的對(duì)象或研究的領(lǐng)域，即獨(dú)特的、不可替代的研究對(duì)象;理論體系，即特有的概念、原理、命題、規(guī)律等所構(gòu)成的嚴(yán)密的邏輯化的知識(shí)系統(tǒng);方法論，即學(xué)科知識(shí)的生產(chǎn)方式。而專(zhuān)業(yè)的構(gòu)成要素主要包括：專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系和專(zhuān)業(yè)人員。其次學(xué)科與專(zhuān)業(yè)所追求的目標(biāo)也是不同的，學(xué)科發(fā)展的目標(biāo)是知識(shí)的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新，學(xué)科以知識(shí)形態(tài)的成果服務(wù)于社會(huì)，一般稱(chēng)之為科研成果，科研成果又可分為科學(xué)型和技術(shù)型兩種。專(zhuān)業(yè)的目標(biāo)是為社會(huì)培養(yǎng)各級(jí)各類(lèi)專(zhuān)門(mén)人才。學(xué)科與專(zhuān)業(yè)目標(biāo)的區(qū)別表明兩者之間具有不可替代性。我們也可以采用更加通俗的說(shuō)法，學(xué)科就指的是所學(xué)專(zhuān)業(yè)歸屬于哪一大類(lèi)，哪一類(lèi)大學(xué)科，而專(zhuān)業(yè)是學(xué)科下面的進(jìn)一步細(xì)分，如控制科學(xué)與工程下面有控制理論與控制工程，檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置，系統(tǒng)工程，模式識(shí)別與智能系統(tǒng)導(dǎo)航，制導(dǎo)與控制等專(zhuān)業(yè)。甚至有時(shí)候?qū)I(yè)會(huì)綜合多個(gè)學(xué)科的課程。

2 前沿研究的劃分

當(dāng)我們找到了自己喜歡的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的時(shí)候，我們就應(yīng)該努力學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，這樣才能為以后的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。首先需要我們先來(lái)回答什么是前沿研究，什么不是前沿研究的問(wèn)題，然后我們?cè)賮?lái)確定自己要去研究什么內(nèi)容。前沿研究顧名思義就是當(dāng)今這個(gè)研究領(lǐng)域的最新研究成果和方向。前沿，就是有超前思路的科研。與之相反，創(chuàng)新性不足，算法復(fù)雜，效率不高的研究就不是前沿研究了。

3 尋找學(xué)科前沿的方法

這里可以介紹一個(gè)我個(gè)人覺(jué)得找自己領(lǐng)域研究前沿的方法，去Web of Science或者CNKI 搜索關(guān)鍵詞，分析結(jié)果，看看大部分文章發(fā)表的時(shí)間，如果都是近幾年的話(huà)，應(yīng)該是比較前沿的?；蛘呔C述類(lèi)文獻(xiàn)也是非常有用的，搜索一篇被引比較多比較新的綜述，其中的內(nèi)容足夠你了解現(xiàn)在的大致形勢(shì)了，如果連綜述都沒(méi)有的話(huà)，原因一是你檢索的不對(duì)，二就是真的非常前沿了。如果綜述動(dòng)輒幾十篇，那應(yīng)該不是前沿課題了。

4 目前故障診斷應(yīng)用的研究熱點(diǎn)

為了了解目前故障診斷領(lǐng)域的前沿研究，我自學(xué)了NoteExpress軟件，通過(guò)在線檢索功能，我檢索了最近CNKI上面有關(guān)故障診斷的不同關(guān)鍵詞的論文篇數(shù)，從2020年開(kāi)始，有關(guān)智能故障診斷的論文大概有五十余篇，有關(guān)機(jī)器學(xué)習(xí)的故障診斷也有五十余篇，有關(guān)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷也有五十余篇，有關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障診斷六篇，由此不難看出，智能故障診斷，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的故障診斷和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷目前研究人員較多。圍繞這些根本目標(biāo)而進(jìn)行的故障診斷技術(shù)研究正方興未艾;同時(shí)，隨著近十年來(lái)人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是知識(shí)工程、專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在診斷領(lǐng)域中的進(jìn)一步應(yīng)用，迫使人們對(duì)智能診斷問(wèn)題進(jìn)行更加深人與系統(tǒng)的研究，形成了一系列研究熱點(diǎn)，也取得了一系列研究成果。但從分支學(xué)科的要求來(lái)看，無(wú)論是在理論體系的構(gòu)建方面，還是在解決實(shí)際問(wèn)題方面，故障診斷研究仍有一段艱巨的路程要走[1]。目前和今后的主要研究可歸納為以下幾個(gè)方面：（l）多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù);（2）在線實(shí)時(shí)故障檢測(cè)算法;（3）本質(zhì)非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的診斷方法;（4）混合智能故障診斷技術(shù);（5）基于因特網(wǎng)的遠(yuǎn)程協(xié)作診斷技術(shù);（6）以故障檢測(cè)及分離為核心的容錯(cuò)控制、監(jiān)控系統(tǒng)和可信性系統(tǒng)研究[2]。

5 我的選擇和研究方向

由于前沿性的創(chuàng)新型文獻(xiàn)比較少，因?yàn)樽龅娜艘彩莿傞_(kāi)創(chuàng)出來(lái)的，方法不一定成熟，所以就要求后人去改善，不過(guò)要是做出來(lái)了就可以發(fā)高水平的文章，甚至拿國(guó)家獎(jiǎng)。而其他好多課題，文獻(xiàn)多，文章不一定有創(chuàng)新性，但是難度相對(duì)較低。因此，我要做的就是，多看文獻(xiàn)，多思考，多觀察，多研究不同觀點(diǎn)，決不能拿來(lái)主義，跟風(fēng)追求科技前沿。我特別需要做的，是應(yīng)該把最基礎(chǔ)的科研吃透。通過(guò)一步步的積累，來(lái)慢慢增強(qiáng)自己的專(zhuān)業(yè)背景。目前市面上的許多行業(yè)，像視頻識(shí)別、電力故障、擁堵問(wèn)題都涉及到故障診斷的應(yīng)用，所以，堅(jiān)持下去，增長(zhǎng)自己的才干，未來(lái)可期。

我打算研究的方向是基于事件觸發(fā)的故障診斷，工業(yè)過(guò)程常通過(guò)周期性地采樣與傳輸信息來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)，然而這種傳統(tǒng)的周期采樣技術(shù)不僅會(huì)增加通信消耗，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算和能量資源的浪費(fèi). 在此背景下，事件觸發(fā)技術(shù)被提出作為周期采樣的替代和補(bǔ)充，所謂的事件觸發(fā)是指?jìng)鞲谢蛲ㄐ旁O(shè)備。僅在滿(mǎn)足某些預(yù)指定的條件時(shí)才進(jìn)行信息采樣或傳輸 ，這種技術(shù)不僅可以降低計(jì)算復(fù)雜度和通信與能量消耗，同時(shí)可以提高檢測(cè)精度和控制性能。目前我也正在做前期的準(zhǔn)備工作，例如看文獻(xiàn)，公式的推導(dǎo)，成果的仿真，總結(jié)匯報(bào)等等。

參考文獻(xiàn)

[1]邱愛(ài)兵，胡賢，邱衛(wèi)東，季勝藍(lán).基于事件觸發(fā)的故障診斷與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)集成設(shè)計(jì)[J].控制理論與應(yīng)用，2018，35（08）：1159-1166.

[2]鐘麥英，劉浩，朱曉強(qiáng)，張璐.基于事件觸發(fā)機(jī)制的故障診斷技術(shù)研究綜述[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，40（02）：95-102.

[3]趙翔，李著信，蕭德云.故障診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)床與液壓，2002（04）：3-6+133.

作者簡(jiǎn)介：唐海鵬（1996.11）男，碩士研究生在讀，漢，學(xué)生，江蘇如皋，湖州師范學(xué)院，基于事件觸發(fā)的NCS故障檢測(cè)