[發明專利]一種切削穩定性實驗數據關于模型參數的似然函數的建立方法

在審

• 申請號: 202110353856.7
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113065252A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 李迎光;劉旭;陳耿祥;楊博;郝小忠
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種切削穩定性實驗數據關于模型參數的似然函數的建立方法。通過建立實驗觀測數據關于模型參數的似然函數，并用于指導參數優化與辨識是一種廣泛應用的工程優化思想，然而，對于切削加工問題，切削穩定性實驗數據與切削穩定性模型的輸出結果為異構數據，無法直接建立似然函數。因此，本發明提出一種基于激活函數構造異構數據間的關聯，從而建立切削穩定性實驗數據關于模型參數的似然函數的方法，能夠直接表示切削實驗結果與模型參數的匹配程度。

技術領域

本發明屬于機械制造技術領域，涉及到切削加工過程中建立切削穩定性實驗數據關于模型參數的似然函數的方法，具體地說是一種切削穩定性實驗數據關于模型參數的似然函數的建立方法。

背景技術

銑削加工廣泛應用于航空、航天、汽車、模具等領域的復雜零件的制造過程中，是現代機械制造領域的重要基礎技術之一。然而，在實際生產過程中，由于切削參數選擇不合理引發的切削顫振現象嚴重影響了加工質量和加工效率。

經典的切削穩定性模型已經過近半個世紀的不斷完善與發展，是指導穩定切削加工的重要基礎。切削穩定性模型的輸入參數包括加工系統的模態參數以及切削力系數，其精度往往受到測量誤差和擬合誤差的影響，此外，近年來許多學者發現模態參數會受到轉速、離心力、熱載荷等工況因素的影響而發生變化，且切削力系數也會隨著主軸轉速和進給速度的變化而變化。因此，模型參數的不確定性和變化性嚴重制約了經典切削穩定性模型的實際應用。

建立觀測數據關于模型參數的似然函數，并用于指導模型參數辨識及優化是工程領域的常見思路。然而，對于切削加工問題，切削穩定性實驗數據與切削穩定性模型的輸出結果為異構數據，無法直接建立似然函數。因此，本發明提出一種基于激活函數構造異構數據間的關聯，從而建立切削穩定性實驗數據關于模型參數的似然函數的方法，能夠直接表示實驗結果與模型參數的匹配程度。

發明內容

本發明的目的是針對切削加工問題中觀測數據關于模型參數的似然函數無法直接建立的問題，利用激活函數構造異構數據間的關聯，發明一種切削穩定性實驗數據關于模型參數的似然函數的建立方法。

本發明的技術方案是：

一種切削穩定性實驗數據關于模型參數的似然函數的建立方法，其特征在于，包括以下步驟：首先，獲取部分觀測點的切削穩定性實驗數據以及模型參數；然后，根據理論模型計算給定的模型參數下觀測點的系統狀態轉移矩陣譜半徑；接著，構建譜半徑至觀測點發生顫振的概率的激活函數；最后，根據所有觀測點的發生顫振的概率計算切削穩定性實驗數據關于模型參數的似然函數。

所述的切削穩定性實驗數據中，每個樣本包括觀測點描述向量x，以及標簽y，所述觀測點描述向量x包括切削深度以及主軸轉速，所述標簽y為以下兩種形式之一：

所述的切削穩定性模型參數包括切削系統的模態參數、切削力系數，以及其他建立穩定性模型的輸入參數。可以通過錘擊實驗以及正交切削實驗等實驗方法獲得，也可以根據經驗確定。

所述的獲得系統狀態轉移矩陣譜半徑的方法有全離散法，半離散法等現有的基于時滯微分方程獲得狀態轉移矩陣求解穩定性的方法及其改進方法。對于確定模型參數w下某個樣本的特征x，可求解出一個譜半徑數值該數值大于一表示預測發生顫振，小于一表示預測切削穩定，等于一的轉速和切削深度即為穩定邊界。

所述的譜半徑至觀測點發生顫振的概率的激活函數表示為：

其中x_i為觀測點描述向量，包括切削深度及轉速；為上一步驟得到的觀測點x_i在模型參數為w時的系統狀態轉移矩陣譜半徑；其中a為調節似然函數對參數敏感性的系數，通過實驗確定；所得即為觀測點x_i在模型參數為w時發生顫振的概率。

所述的根據所有觀測點的發生顫振的概率計算切削穩定性實驗數據關于模型參數的似然函數的計算方法為：