[發(fā)明專利]基于無味卡爾曼濾波算法的機(jī)床主軸熱誤差快速辨識(shí)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111344769.1
• 申請(qǐng)日: 2021-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN114021368A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付國(guó)強(qiáng);周琳豐;雷國(guó)強(qiáng);鄭悅;朱思佩;魯彩江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/16;G06F119/08
• 代理公司: 北京正華智誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李夢(mèng)蝶

1.一種基于無味卡爾曼濾波算法的機(jī)床主軸熱誤差快速辨識(shí)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立指數(shù)形式的機(jī)床主軸熱誤差模型；

S2、基于機(jī)床主軸熱誤差模型，建立無味卡爾曼濾波算法的狀態(tài)方程；

S3、將狀態(tài)方程中上一時(shí)刻的參數(shù)作為輸入，基于奇異值矩陣構(gòu)造無味卡爾曼濾波算法的狀態(tài)向量點(diǎn)集；

S4、將狀態(tài)向量點(diǎn)集輸入標(biāo)準(zhǔn)無味卡爾曼濾波算法，得到熱誤差預(yù)測(cè)值；

S5、對(duì)熱誤差預(yù)測(cè)值進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整；

S6、獲取熱誤差實(shí)際測(cè)量值，并結(jié)合調(diào)整后的熱誤差預(yù)測(cè)值進(jìn)行平均絕對(duì)百分比誤差計(jì)算，得到延時(shí)時(shí)刻；

S7、基于延時(shí)時(shí)刻對(duì)熱誤差實(shí)際測(cè)量值和熱誤差預(yù)測(cè)值進(jìn)行均方根誤差計(jì)算，分別得到機(jī)床主軸三個(gè)方向的辨識(shí)時(shí)間；

S8、選擇三個(gè)辨識(shí)時(shí)間中的最大值統(tǒng)一作為三個(gè)方向的辨識(shí)時(shí)間，得到統(tǒng)一辨識(shí)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)熱誤差辨識(shí)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無味卡爾曼濾波算法的機(jī)床主軸熱誤差快速辨識(shí)方法，其特征在于，步驟S2中建立無味卡爾曼濾波算法的狀態(tài)方程的具體方法為：

根據(jù)公式：

建立無味卡爾曼濾波算法的狀態(tài)方程；其中x_i,t為t時(shí)刻第i個(gè)點(diǎn)的狀態(tài)向量，w_i,t-1為t-1時(shí)刻第i個(gè)點(diǎn)的過程噪聲，δ_t-1為t-1時(shí)刻第i個(gè)點(diǎn)的熱誤差，α_s為材料的熱膨脹系數(shù)，D為與材料的物理性質(zhì)和初始溫度相關(guān)的常數(shù)，e為自然對(duì)數(shù)，β為待定系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無味卡爾曼濾波算法的機(jī)床主軸熱誤差快速辨識(shí)方法，其特征在于，步驟S3中構(gòu)造無味卡爾曼濾波算法的狀態(tài)向量點(diǎn)集的具體方法為：

根據(jù)公式：

構(gòu)造無味卡爾曼濾波算法的狀態(tài)向量點(diǎn)集x_i,t-1，其表達(dá)式為其中δ_i,t-1為t-1時(shí)刻的第i個(gè)點(diǎn)的熱誤差，λ_i,t-1為t-1時(shí)刻的第i個(gè)點(diǎn)的與熱系統(tǒng)綜合物理性質(zhì)相關(guān)的常數(shù)，為t-1時(shí)刻的狀態(tài)量最優(yōu)估計(jì)值，其表達(dá)式為為t-1時(shí)刻的第i個(gè)點(diǎn)的熱誤差最優(yōu)估計(jì)值，為t-1時(shí)刻的第i個(gè)點(diǎn)的與熱系統(tǒng)綜合物理性質(zhì)相關(guān)的常數(shù)最優(yōu)估計(jì)值，n為正整數(shù)，γ為縮放調(diào)節(jié)系數(shù)，U_i,t-1為t-1時(shí)刻第i個(gè)點(diǎn)的第一正交矩陣，大小為m₁×m₁，S_i,t-1為t-1時(shí)刻第i個(gè)點(diǎn)的對(duì)角矩陣，大小為(m₁-1)×m₂，U_n-i,t-1為t-1時(shí)刻第i個(gè)點(diǎn)的第一正交矩陣，大小為m₁×m₁，S_n-i,t-1為t-1時(shí)刻第i個(gè)點(diǎn)的對(duì)角矩陣，大小為(m₁-1)×m₂，m₁和m₂均為常數(shù)。