[发明专利]基于协整建模的刀具磨损监测方法

摘要

本发明公开了一种基于协整建模的刀具磨损监测方法，通过刀具切削实验，提取出切削力信号的多个特征，用相关系数矩阵初步选定与刀具磨损量有相同趋势的特征时间序列，对各个选定的特征时间序列进行ADF检验判断是否为I(1)，在保证各个选定的特征时间序列都是I(1)后再进行协整性分析，求出特征值及协整矩阵β，然后进行Johansen检验，以确定协整阶数r及相关协整系数，根据协整系数建立新息变量的协整关系表达式，通过比较表达式的计算值确定最佳的协整模型，对确定的新息变量进行ADF检验，如果新息变量平稳，则所建协整模型正确，进而利用模型可以对刀具的磨损量做出预测。本发明可以对刀具的磨损状态做出准确的监测，降低由刀具磨损引起的加工工件的尺寸偏差。

主权项

一种基于协整建模的刀具磨损监测方法，其特征在于：在利用刀具进行多次切削过程中，对刀具进行磨损监测，其步骤包括：步骤一、力信号采集，对采集的信号进行多种特征提取；步骤二、通过相关系数矩阵初步确定与刀具磨损量w有共同趋势的特征时间序列；步骤三、对各个特征时间序列进行ADF检验，确定各时间序列是否为一阶单整，对是I(1)的特征时间序列进行协整分析；其中，如果一个时间序列的均值或自协方差函数随时间而改变，那么这个序列就是非平稳时间序列；随机过程{yt，t＝1，2，3…}，若：yt＝ρyt‑1+εt           (2)公式(2)中：ρ＝1，εt为一稳定过程，且E(εt)＝0，Cov(εt，εt‑s)＝μt＜∞，这里s＝0，1，2…，则该过程为单位根过程；若：单位根过程经过一阶差分成为平稳过程，即：yt‑yt‑1＝(1‑B)yt＝εt    (3)则时间序列yt称为一阶单整序列，记作I(1)，公式(3)中：yt‑随机非平稳时间序列；B‑任意常数系数；εt‑某一个平稳时间序列；步骤四、对各个特征时间序列进行Johansen检验，确定协整阶数R及相应的系数和协整矩阵β；步骤五、根据协整系数建立新息变量的协整关系表达式；步骤六、对新息变量进行ADF检验，并且取经检验平稳的新息变量值比较小的模型作为最优的协整模型；至此，建立刀具磨损量w与提取的力信号特征之间的协整关系模型，经过对新息变量的平稳性检验验证上述协整模型的正确性，通过上述特征的变化规律判断刀具的磨损量，从而达到对刀具磨损监测的目的。