数控铣床伺服系统的故障诊断系统设计与研究

发布时间：2017-09-25 06:13

  本文关键词：数控铣床伺服系统的故障诊断系统设计与研究

  更多相关文章： 伺服系统 故障诊断 自适应消噪 两级神经网络 置信规则库

【摘要】：数控机床的发展水平已成为一个国家制造业现代化程度的核心标志,其发展程度直接决定着机械、航空航天、汽车、船舶、建筑等支柱产业及能源、交通等基础产业的发展。数控机床伺服系统是数控机床的关键组成部分,直接影响数控机床运行及加工的精度、工作台的移动速度和跟踪精度等性能。数控机床伺服系统故障诊断是提高机床使用效率、安全性和可靠性的关键技术。在吉林省教育厅项目“精密机电系统故障诊断与预报技术的研究”的支持下,对数控铣床伺服系统的故障诊断系统进行了深入研究。首先,以数控铣床伺服系统作为研究对象,对数控铣床伺服系统工作原理、常见故障模式以及故障原因进行了深入分析,主要从故障发生部件的角度,对伺服系统的驱动系统、传动机构、检测装置三大部分进行了故障机理研究。然后,以数控铣床伺服系统故障机理分析为基础,对故障诊断系统关键技术进行研究。针对故障信号非线性、干扰多的问题,选择故障敏感度高的部位安装加速度传感器采集信号,利用时频信号处理方法EEMD对原始信号进行自适应消噪和特征提取处理。再者,考虑故障原因与故障模式之间存在的复杂非线性关系,神经网络数据量大,质量要求高,缺乏解释机制等问题,提出建立故障定位和故障类型辨识两级神经网络,并结合以伺服系统相关的工作状态、产品粗糙度为规则输入的BRB故障诊断方法。应用两级神经网络和BRB理论对数控铣床伺服系统进行了故障诊断,将EEMD非线性信号自适应消噪处理和特征提取,两级神经网络与BRB理论相结合,解决神经网络解释机制问题,有效实现对数控铣床伺服系统多部件进行故障诊断,并为其他复杂机电系统的故障诊断系统提供了参考。最后,对设计开发的数控铣床伺服系统故障诊断系统进行实验验证。以数控铣床伺服系统轴承外圈故障为例对所设计故障诊断系统进行实例分析,仿真及实验结果表明:基于两级神经网络与置信规则库伺服系统故障诊断系统可以有效地对数控铣床伺服系统进行故障诊断。
【关键词】：伺服系统 故障诊断 自适应消噪 两级神经网络 置信规则库
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG547
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 论文选题来源及意义8-9
• 1.1.1 论文选题来源8
• 1.1.2 论文选题意义8-9
• 1.2 数控机床伺服系统故障诊断国内外现状及发展趋势9-11
• 1.2.1 数控机床故障诊断系统研究国内外现状9-10
• 1.2.2 数控机床伺服系统的故障诊断系统发展趋势10-11
• 1.3 论文的主要研究工作11-13
• 第二章 数控铣床伺服系统故障机理分析13-25
• 2.1 数控铣床伺服系统的概述13-14
• 2.1.1 数控铣床伺服系统的组成及作用13
• 2.1.2 数控铣床伺服系统的工作原理13-14
• 2.2 数控铣床伺服系统故障分类14-15
• 2.3 伺服系统故障机理分析15-24
• 2.3.1 驱动系统故障机理分析16-20
• 2.3.2 传动装置故障机理分析20-23
• 2.3.3 检测装置故障机理分析23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 数控铣床伺服系统故障信号采集与处理25-36
• 3.1 测振传感器的选择25
• 3.2 振动测点的选取25-26
• 3.3 基于EEMD信号特征提取26-35
• 3.3.1 时域信号处理技术27
• 3.3.2 频域信号处理技术27
• 3.3.3 时频域信号处理技术27-29
• 3.3.4 EEMD自适应消噪29-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 两级BP神经网络与置信规则库的故障诊断方法36-47
• 4.1 两级BP神经网络36-39
• 4.1.1 BP神经网络36
• 4.1.2 基于两级神经网络的数控机床工作台进给系统故障诊断36-39
• 4.2 基于置信规则库的专家系统39-40
• 4.3 基于证据推理的置信规则库推理方法40-42
• 4.3.1 置信规则库的推理方法40-42
• 4.4 BRB离线优化模型42-45
• 4.4.1 基于混合观测值的优化模型43-45
• 4.5 基于两级神经网络和置信规则库伺服系统故障诊断45-46
• 4.5.1 问题描述45
• 4.5.2 置信规则库的建立45-46
• 4.6 本章小结46-47
• 第五章 数控铣床伺服系统故障诊断系统实现及实验验证47-56
• 5.1 数据采集设备47-48
• 5.1.1 加速度传感器的选择47
• 5.1.2 数据采集前端47-48
• 5.1.3 测量数据的存储48
• 5.2 故障诊断系统软件设计48-50
• 5.2.1 信息处理与运行环境48-49
• 5.2.2 故障诊断软件界面设计49-50
• 5.3 实验对象简介50-51
• 5.4 故障诊断实验验证51-55
• 5.5 本章小结55-56
• 结论与展望56-58
• 1.总结56
• 2.展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 附录63-89
• 作者简介89
• 攻读硕士学位期间研究成果89-90

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1 ;产品介绍[J];轻工机械;2012年02期

2 吴东生;陈醒;;关于角伺服系统中■_m,■_m选值问题的研究[J];山东轻工业学院学报(自然科学版);1992年01期

3 尹彤,廖阳,陈雪松;一个全数字化交流永磁伺服系统[J];冶金自动化;1997年03期

4 张仰军;张治国;侯征宇;;无缝厂伺服系统的控制特性分析[J];包钢科技;2008年S1期

5 吴东生;;伺服系统调节器的工程设计方法[J];山东轻工业学院学报(自然科学版);1993年02期

6 白斌;浅谈伺服系统故障维修[J];机床电器;2001年02期

7 张峻岭,许诚;伺服系统在间歇运动中的应用[J];包装与食品机械;2003年02期

8 胡伟;;三菱伺服系统在钢琴机械中的应用[J];机械制造与自动化;2006年01期

9 于东;郭锐锋;;数控机床中的伺服系统[J];伺服控制;2006年01期

10 陈金灿;;雷赛推出自主研发伺服系统[J];纺织服装周刊;2010年21期

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1 张志远;;一种具有双模结构的智能模糊伺服系统的设计[A];第三届全国流体传动及控制工程学术会议论文集（第二卷）[C];2004年

2 张莉松;廖晓钟;;“快乐教学法”在《伺服系统》课程教学中的应用[A];第二届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（下册）[C];2004年

3 刘青松;;基于思维进化算法的被动力伺服系统的参数辨识[A];2009中国控制与决策会议论文集（1）[C];2009年

4 祁若龙;刘伟军;;高速高精度伺服系统四阶模型及参数优化[A];2008’“先进集成技术”院士论坛暨第二届仪表、自动化与先进集成技术大会论文集[C];2008年

5 杨俊义;陈彦辉;李明涛;;伺服系统执行机构研究与分析[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会（论文集1）[C];2010年

6 王莉;赵修科;;永磁同步电动机伺服系统的模糊神经网络控制的研究[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

7 李永东;梁艳;;高性能交流永磁同步电机伺服系统现状[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年

8 张志远;;一种具有双模结构的智能模糊伺服系统的设计[A];机床与液压学术研讨会论文集[C];2004年

9 宋向军;刘万兵;曹勇;;搬运装置伺服系统的改造[A];电子玻璃技术交流会论文集[C];2006年

10 黄炯;李军;陆刘兵;王执铨;;高精度伺服系统的神经元控制[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年

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1 本报记者 付丽娟;期待，，中国伺服系统企业之“蝶变”[N];机电商报;2006年

2 ;纺机的伺服系统[N];中国纺织报;2013年

3 黄玉平;我国首次实现伺服系统“全电化”[N];中国航天报;2014年

4 中缝;如何调试和检测伺服系统[N];中国服饰报;2008年

5 石永红;抗风型光伏伺服系统研制成功[N];中国企业报;2008年

6 王雯;埃斯顿 EDB伺服系统在剑杆织机中的应用[N];中国纺织报;2009年

7 证券时报记者 水菁;汇川技术 扩充产品的“梯队化”建设[N];证券时报;2010年

8 陈淆;瓦楞纸印刷机的控制系统[N];中国包装报;2008年

9 石永红;江苏研制成功抗风型光伏伺服系统[N];大众科技报;2008年

10 辽宁 韦公远;日立637录像机伴音变调的检修[N];电子报;2003年

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1 王哲;被动式力矩伺服系统加载策略研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 倪志盛;被动式力矩伺服系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

3 符玉襄;空间高精度二维伺服系统控制技术研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2015年

4 孙显彬;基于异类传感器融合的数控机床伺服系统故障诊断关键技术研究[D];青岛理工大学;2016年

5 谭文斌;伺服系统摩擦与温度变化干扰的建模及补偿研究[D];天津大学;2012年

6 宋彦;伺服系统提高速度平稳度的关键技术研究与实现[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2010年

7 陈晨风;高性能交流伺服系统的智能控制策略[D];浙江大学;1997年

8 王闻宇;伺服系统柔性连接负载控制方法研究[D];华中科技大学;2012年

9 向红标;开放式伺服系统的摩擦建模与补偿研究[D];天津大学;2010年

10 孙凯;自抗扰控制策略在永磁同步电动机伺服系统中的应用研究与实现[D];天津大学;2007年

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1 何远东;天基目标探测伺服系统构型及控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 唐思宇;三质量伺服系统定位抖振抑制技术[D];哈尔滨工业大学;2015年

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4 赵艳春;基于TMS320F28335的永磁交流同步伺服系统设计与研究[D];西安电子科技大学;2014年

5 何颖;横机伺服系统研究与设计[D];西安工程大学;2015年

6 江月;伺服系统的分析与辨识[D];西安电子科技大学;2014年

7 邵淦;基于以太网的伺服驱动器设计与研究[D];合肥工业大学;2015年

8 李志嘉;基于现场总线的多轴伺服系统及其应用研究[D];中国计量学院;2015年

9 路瑶;转台伺服系统非线性的补偿算法研究[D];太原科技大学;2015年

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本文编号：915824