[發(fā)明專利]基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的深孔圓度誤差預(yù)測方法

有效

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• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108469783B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張定華;韓策;羅明;吳寶海
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明公開了一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的深孔圓度誤差預(yù)測方法，用于解決現(xiàn)有深孔圓度誤差預(yù)測方法實用性差的技術(shù)問題。技術(shù)方案是采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建深孔加工參數(shù)與深孔圓度誤差的映射關(guān)系。將深孔加工參數(shù)作為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的輸入節(jié)點，將深孔圓度誤差作為輸出的類變量，同時利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)將深孔加工過程中刀具的軸向力、扭矩以及振動特征作為網(wǎng)絡(luò)的隱節(jié)點，通過缺值數(shù)據(jù)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法求出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，保證了加工數(shù)據(jù)不完整情況下模型的有效性，提高了不同深孔加工數(shù)據(jù)的適用性。同時，根據(jù)深孔加工各因素的內(nèi)在作用機理，構(gòu)建各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的因果關(guān)系，模型表達為一種可解釋的概率模型，在預(yù)測誤差不滿足公差要求時利用該模型進行加工參數(shù)優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種深孔圓度誤差預(yù)測方法，特別涉及一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的深孔圓度誤差預(yù)測方法。

背景技術(shù)

文獻“基于刀具振動模式特征的深孔圓度誤差預(yù)測方法，兵工學(xué)報，2018，Vol39(2)，p364-372”公開了一種基于刀具振動模式特征的深孔圓度誤差預(yù)測方法。該方法采用小波包變換方法提取深孔加工過程中刀具振動的能量特征，并以提取的能量特征為輸入特征，將模糊聚類技術(shù)引入到標(biāo)準(zhǔn)線性支持向量機算法中，構(gòu)建了刀具振動特征與深孔加工圓度誤差之間的映射關(guān)系，使得刀具振動模式的模糊輸入空間劃分問題轉(zhuǎn)化成初始輸入空間的初值問題，解決了刀具振動特征高度重疊的問題。同時，以辨識模型的輸出誤差為目標(biāo)函數(shù)反向修正空間重疊系數(shù)，實現(xiàn)了在規(guī)則數(shù)較少的情況下仍具有較好的圓度誤差預(yù)測精度及泛化能力。文獻所述方法通過提取刀具振動特征預(yù)測深孔圓度誤差，特征變量單一，適用性不強；方法需要使用專用傳感器，成本較高，在實際深孔加工中難以準(zhǔn)確獲取刀具振動信息或信息不完整時，無法處理缺值數(shù)據(jù)；此外，該方法沒有考慮深孔加工參數(shù)與刀具振動特征的關(guān)系，模型可解釋性不強，在預(yù)測出深孔圓度誤差不滿足公差要求時，無法給出相應(yīng)的加工參數(shù)優(yōu)化依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有深孔圓度誤差預(yù)測方法實用性差的不足，本發(fā)明提供一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的深孔圓度誤差預(yù)測方法。該方法采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建深孔加工參數(shù)與深孔圓度誤差的映射關(guān)系。將深孔加工參數(shù)包括主軸轉(zhuǎn)速、進給速度和鉆削深度作為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的輸入節(jié)點，將深孔圓度誤差作為輸出的類變量，同時利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)能夠處理缺值數(shù)據(jù)的特點，將深孔加工過程中刀具的軸向力、扭矩以及振動特征作為網(wǎng)絡(luò)的隱節(jié)點，通過缺值數(shù)據(jù)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法求出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，保證了加工數(shù)據(jù)不完整情況下模型的有效性，從而提高深孔圓度誤差預(yù)測方法對于不同深孔加工數(shù)據(jù)的適用性。同時，根據(jù)深孔加工各因素的內(nèi)在作用機理，構(gòu)建各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的因果關(guān)系，模型表達為一種可解釋的概率模型，從而在預(yù)測誤差不滿足公差要求時利用該模型進行加工參數(shù)優(yōu)化。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的深孔圓度誤差預(yù)測方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點變量。深孔加工貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點集合V表達為

V＝{X,H,C} (1)

式中，X為深孔加工參數(shù)變量的集合，H為深孔加工過程變量的集合，C為深孔圓度誤差變量。在進行節(jié)點變量篩選時，首先利用專家知識歸納所有影響深孔圓度誤差C的變量集合X和H，確定因素變量全集，并刪除其中的常值變量。然后通過灰色關(guān)聯(lián)度分析求得其余各變量中與深孔圓度誤差的關(guān)聯(lián)度序，按各變量對深孔圓度誤差的關(guān)聯(lián)度序刪除其中的次要變量，將其余各因素變量作為深孔加工貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點變量。

步驟二、將篩選后的深孔加工參數(shù)變量集合X中的元素作為輸入節(jié)點，深孔加工過程變量集合H中的元素作為隱節(jié)點，深孔圓度誤差C作為輸出的類節(jié)點。在此基礎(chǔ)上對各變量間相互影響進行關(guān)聯(lián)性分析，判斷各變量間是否存在直接因果關(guān)系并確定因果關(guān)系的方向，將每兩個存在因果關(guān)系的節(jié)點用有向弧連接，構(gòu)造有向無環(huán)圖，得到深孔加工貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。