[發(fā)明專利]數(shù)控機(jī)床熱誤差貝葉斯網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810163140.5
• 申請(qǐng)日: 2008-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN101436057A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚鑫驊;傅建中;陳子辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/404
• 分類號(hào): G05B19/404
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床熱誤差貝葉斯網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

數(shù)控機(jī)床熱誤差控制是精密和超精密加工的基礎(chǔ)技術(shù)之一。機(jī)床熱誤差補(bǔ)償主要步驟為：誤差源的檢測(cè)和分析、誤差運(yùn)動(dòng)綜合數(shù)學(xué)模型的建立、誤差元素的辨識(shí)、誤差補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行和誤差補(bǔ)償效果的評(píng)價(jià)。

在熱誤差補(bǔ)償中，熱誤差模型的建立是關(guān)鍵步驟。實(shí)驗(yàn)建模法是最為常用的熱誤差建模方法，即利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的熱誤差數(shù)據(jù)和機(jī)床溫度值并用最小二乘原理進(jìn)行擬合建模。然而，機(jī)床熱誤差在很大程度上取決于諸如加工條件、加工周期、冷卻液的使用以及周圍環(huán)境等多種因素，存在交互作用，從統(tǒng)計(jì)角度看，機(jī)床熱誤差隨溫度及運(yùn)行時(shí)間的變化呈現(xiàn)非線性關(guān)系，其分布則是非正態(tài)的，不平穩(wěn)的。因此采用擬合建模方法來精確建立熱誤差數(shù)學(xué)模型具有相當(dāng)?shù)木窒扌浴?/p>

近年來，特別是專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和模糊系統(tǒng)理論等也已運(yùn)用到熱誤差建模中。常用的熱誤差模型有多變量回歸分析模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、綜合最小二乘建模法、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)建模法、遞推建模法等等。由于熱誤差通常具有時(shí)變，多因素，工況不確定性等特點(diǎn)，使得近年來發(fā)展的建模方法存在一定的局限性。而基于概率推理的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是為解決不確定性、不完整性問題而提出的，相對(duì)于其它建模方法，它在解決復(fù)雜設(shè)備不確定性和關(guān)聯(lián)性引起的問題時(shí)具有很大的優(yōu)勢(shì)，非常適合于熱誤差的建模。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供具有良好預(yù)測(cè)精度、自適應(yīng)的一種數(shù)控機(jī)床熱誤差貝葉斯網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償方法及其系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括下列步驟：

1)根據(jù)產(chǎn)生熱誤差的因素，構(gòu)造先驗(yàn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)：

(1)選擇變量，確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：選擇與所測(cè)熱誤差關(guān)聯(lián)度顯著的溫度測(cè)點(diǎn)及工況因素作為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；

(2)根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所代表的變量之間的因果依賴關(guān)系，確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

(3)變量離散化：對(duì)于連續(xù)變量X_i，設(shè)其值域?yàn)閂_i＝[low_i，up_i)，將其進(jìn)行等距劃分為V_i＝{[C_i0，C_i1)∪[C_i1，C_i2)∪...∪[C_i(k-1)，C_ik)}，其中l(wèi)ow_i＝C_i0<C_i1<C_i2<...<C_i(k-1)<C_ik＝up_i，記[C_i(j-1)，C_ij)為x_ij，j＝0，1，...，k-1，則{x_ij|j＝0，1，...，k-1}即為變量X_i離散化后的狀態(tài)域；

(4)確定參數(shù)的先驗(yàn)概率分布。

2)根據(jù)實(shí)測(cè)樣本數(shù)據(jù)，進(jìn)行貝葉斯網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的修正。

對(duì)于一個(gè)不存在數(shù)據(jù)缺失的完整數(shù)據(jù)樣本D，以記號(hào)θ_ij表示所有關(guān)于分布P(X_i|π(X_i)＝j(luò))的參數(shù)，其中，π(X_i)為節(jié)點(diǎn)X_i的父節(jié)點(diǎn)集合，若滿足如下假設(shè)：

(1)參數(shù)向量θ_ij是相互獨(dú)立的；

(2)對(duì)于任一θ_ij，p(θ_ij)是Dirichlet分布。

則對(duì)于樣本數(shù)據(jù)D，參數(shù)的后驗(yàn)分布計(jì)算如下：