[發(fā)明專利]一種數(shù)控機床切削液泵送系統(tǒng)的故障檢測預(yù)警方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011265298.0
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112308228A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司文峰
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽江機重型數(shù)控機床股份有限公司
• 主分類號: G06N3/08
• 分類號: G06N3/08;G06N3/06;G06F17/11;F04B51/00
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

1.一種數(shù)控機床切削液泵送系統(tǒng)的故障檢測預(yù)警方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

S1、采集用于評價切削液泵送系統(tǒng)運行狀態(tài)的多項樣本參數(shù)，得到所需的樣本集；

S2、持續(xù)獲取多組步驟S1中的參數(shù)作為樣本集，并獲取樣本集中各參數(shù)的初始值和取值范圍；對采集的樣本集進(jìn)行歸一化處理，處理公式為：

其中，是經(jīng)歸一化處理的樣本，x_i是樣本數(shù)據(jù)，x_min和x_max分別為樣本數(shù)據(jù)中的最小值和最大值；

S3、建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)樣本參數(shù)確定輸入層節(jié)點數(shù)為7，根據(jù)故障類型確定輸出層節(jié)點數(shù)為4，隱含層的節(jié)點數(shù)為15；

S4、設(shè)定初始訓(xùn)練迭代次數(shù)、訓(xùn)練目標(biāo)最小誤差、學(xué)習(xí)率和最大失敗次數(shù)，采用樣本集訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

S5、利用批量梯度下降算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值和閾值，根據(jù)輸出層各神經(jīng)元誤差和隱含層各神經(jīng)元的輸出，調(diào)整隱含層和輸出層之間的連接權(quán)值和輸出層神經(jīng)元的閾值；

S6、計算設(shè)計精度的評價指標(biāo)，包括最大相對誤差MRE和決定系數(shù)R²，其中，最大相對誤差MRE的計算公式為：

決定系數(shù)R²的計算公式為：

其中，為樣本平均值；

S7、統(tǒng)計輸出層誤差，判斷BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是否收斂：

(1)若輸出層各神經(jīng)元誤差大于設(shè)計精度，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)未收斂，繼續(xù)進(jìn)行步驟S4所述的訓(xùn)練過程，

(2)若輸出層各神經(jīng)元誤差小于設(shè)計精度，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂，完成BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程；

S8、繼續(xù)采集冷卻系統(tǒng)泵體的樣本參數(shù)，利用訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對泵體的各項故障類型進(jìn)行檢測。

2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機床切削液泵送系統(tǒng)的故障檢測預(yù)警方法，其特征在于：所述步驟S1中采用的表征切削液泵送系統(tǒng)運行狀態(tài)的樣本參數(shù)包括出口壓力、出口溫度、入口介質(zhì)含氣率、振動頻率、泵軸扭矩、泵軸轉(zhuǎn)速和電機功率7個參數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機床切削液泵送系統(tǒng)的故障檢測預(yù)警方法，其特征在于：所述步驟S4的初始訓(xùn)練參數(shù)中，迭代次數(shù)≥100，訓(xùn)練目標(biāo)最小誤差＜1.0x10^-5、學(xué)習(xí)率η＝0.01。

4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機床切削液泵送系統(tǒng)的故障檢測預(yù)警方法，其特征在于：所述步驟S6中，設(shè)計精度的評價標(biāo)準(zhǔn)為：相對誤差MRE≤3.5％，決定系數(shù)R²≥0.9935。

5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機床切削液泵送系統(tǒng)的故障檢測預(yù)警方法，其特征在于：所述輸出層輸出的期望值分別和以下故障類型建議對應(yīng)關(guān)系：泵體泄漏、泵體溫度過高、供液壓力不足以及泵體對中故障；其中期望輸出值為0時代表發(fā)生故障，1代表不發(fā)生故障。

6.如權(quán)利要求1或5所述的數(shù)控機床切削液泵送系統(tǒng)的故障檢測預(yù)警方法，其特征在于：所述步驟S8中，根據(jù)專家經(jīng)驗預(yù)先設(shè)定故障和非故障檢測結(jié)果的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出值的判定區(qū)間，然后將輸出結(jié)果與經(jīng)驗區(qū)間進(jìn)行比對，確定故障類型和狀態(tài)。

7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機床切削液泵送系統(tǒng)的故障檢測預(yù)警方法，其特征在于：所述出口壓力采用壓力傳感器進(jìn)行測量，出口溫度采用溫傳感器進(jìn)行測量，利用γ射線含氣分析儀檢測入口介質(zhì)含氣率，振動頻率采用壓電式振動傳感器進(jìn)行測量，泵軸扭矩采用扭矩傳感器進(jìn)行測量，泵軸轉(zhuǎn)速采用反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行測量，電機功率利用電參數(shù)采集單元進(jìn)行檢測。