面向人機協(xié)同診斷的數(shù)控機床故障知識演化技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)控機床是一個集成了機械、電氣、液壓、氣壓等為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，其故障的發(fā)生具有多源性、關(guān)聯(lián)性、突發(fā)性、隨機性等特點，只依靠傳感裝置對其進行數(shù)據(jù)采集根本無法滿足存在大量關(guān)聯(lián)特性和監(jiān)測盲區(qū)的數(shù)控機床故障診斷的需要，因此，數(shù)控機床故障診斷不可避免的需要人的參與。對于分布區(qū)域廣泛的數(shù)控機床而言，其絕大多數(shù)故障知識都是來源于機床設(shè)計制造企業(yè)和使用用戶，因此，故障診斷經(jīng)驗知識具有分散性特點。而在具體某臺數(shù)控機床故障診斷過程中，故障特征分析又必須依賴

2、于相關(guān)理論及其它診斷歷史經(jīng)驗作為參考。因此，集成人機協(xié)同知識、理論知識和維修維護經(jīng)驗知識對數(shù)控機床開展故障診斷意義重大。特別地，故障診斷知識在使用過程中，隨著機床的改進和診斷技術(shù)手段的提升，其知識的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)是在不斷完善更新的。
　　鑒于此，本文結(jié)合人機協(xié)同技術(shù)和知識工程技術(shù)，研究面向人機協(xié)同診斷的數(shù)控機床故障診斷知識演化的核心技術(shù)，并研發(fā)滾齒機床故障知識演化及人機協(xié)同智能診斷系統(tǒng)，對知識演化模式、知識表示、知識推理和人機協(xié)同智能

3、診斷技術(shù)及系統(tǒng)加以驗證。其主要研究內(nèi)容如下：
　　針對數(shù)控機床故障人機協(xié)同智能診斷對知識演化的需求，基于對數(shù)控機床知識特點的分析，闡述數(shù)控機床故障知識演化過程和人機協(xié)同診斷所面對的一些問題，定義了面向人機協(xié)同診斷數(shù)控機床故障診斷知識演化及系統(tǒng)，構(gòu)建了面向人機協(xié)同診斷的數(shù)控機床故障知識演化拓撲結(jié)構(gòu)，闡述了該模式所包含的四核一點技術(shù)內(nèi)涵、技術(shù)框架、技術(shù)特征。
　　針對數(shù)控機床故障診斷知識表示中結(jié)構(gòu)重組困難及擴展性差的問題，結(jié)合人

4、工診斷知識特性、本體的形式化表示特點和膜計算的擴展特性，提出一種基于膜計算的數(shù)控機床本體知識表示模型。包括數(shù)控機床故障診斷本體知識表示的概念模型和關(guān)系模型，通過整合得到了數(shù)控機床故障診斷知識基礎(chǔ)膜和知識規(guī)則約束條件，并對本體知識表示、人工知識的表示、隱性故障現(xiàn)象的挖掘和結(jié)構(gòu)更新進行了分析。
　　針對數(shù)控機床人機協(xié)同智能診斷系統(tǒng)中用于多重故障推理的知識截取困難及其驗證效率低的問題，對故障知識發(fā)生的級聯(lián)特性和用于推理的故障知識概念及概

5、念關(guān)系進行了解析，通過對推理知識的簡化，構(gòu)建了面向人機協(xié)同診斷的數(shù)控機床多故障知識推理及其驗證模型，基于該模型詳細闡述了數(shù)控機床多重故障人機協(xié)同驗證的過程，即通過故障診斷知識特征的整合-分離-推理驗證的反復(fù)并行運算，結(jié)合故障知識邏輯推理和人工感知的高度協(xié)同，實現(xiàn)了人機協(xié)同診斷的數(shù)控機床多故障知識的快速準確定位，最后對數(shù)控機床多故障知識推理特性進行了分析，并通過示例進行了驗證。
　　考慮到數(shù)控機床故障信息傳感器采集和人工采集在應(yīng)用過

6、程所形成的互補關(guān)系及相互驗證功能和利用經(jīng)驗知識形成的采集方法的實用性、通用性等因素，設(shè)計了數(shù)控機床故障知識演化及人機協(xié)同診斷系統(tǒng)。包括構(gòu)建的故障診斷知識概念、屬性、關(guān)系和規(guī)則規(guī)范，并分別對面向人機協(xié)同的數(shù)控機床故障智能診斷體系架構(gòu)和流程進行了設(shè)計，闡述了智能診斷的人機交互過程，并對系統(tǒng)評估方法進行了介紹。
　　最后，以滾齒機床YS3120CNC6-S的知識演化與智能診斷為例，實現(xiàn)了滾齒機床故障知識演化及人機協(xié)同診斷系統(tǒng)的研發(fā)，具體