[发明专利]一种基于状态空间模型的高速数控铣床刀具寿命预测方法

摘要

本发明提供了基于状态空间模型下贝叶斯信息更新的立式加工中心铣刀寿命预测方法，根据立式加工中心铣刀结构特征，采集立式加工中心铣刀的退化信号，对获得的信号进行处理得到退化信息特征量；根据得到的立式加工中心铣刀的退化特征量建立用于预测立式加工中心铣刀刀具寿命的状态空间模型。基于概率统计下贝叶斯理论，运用序贯蒙特卡洛仿真对建立的铣刀刀具寿命预测模型进行信息更迭，实时对上述参数进行估计，建立寿命预测的方法。根据铣刀失效阈值输出立式加工中心铣刀的剩余寿命概率密度分布函数，获得剩余寿命预测值。本发明的有益效果是通过对刀具的在线剩余寿命预测，提高其工作可靠性，减少突发事故发生，避免重大损失和人员伤亡。

主权项

一种基于状态空间模型的高速数控铣床刀具寿命预测方法，其特征在于，步骤1：选择传感器对运行中的高速数控铣床刀具进行退化信号采集，对采集的信号进行处理得到信号的时序特征参量；步骤2：选取步骤1中能够表征铣床刀具退化趋势的特征参量，建立描述刀具退化状态的状态空间模型；x_t＝f(x_t‑1,ε_t,θ),t∈T   (1)y_t＝h(x_t,η_t,θ),t∈T   (2)公式(1)和(2)分别表示状态空间模型中的状态方程和量测方程，是铣床刀具的状态变量，是刀具观测信号提取的特征量，θ是模型的静态参数；和分别代表了状态噪声和量测噪声，它们之间相互独立；步骤3：在贝叶斯理论框架下，运用序贯蒙特卡洛方法对步骤2所建立状态空间模型进行未知参数的估计以及退化状态的迭代更新，利用当前时刻的数据预测未来时刻的状态，在得到下一时刻的监测信号后，更新数据信息，重新进行参数估计及状态预测，实现退化状态的迭代更新过程；步骤4：根据高速数控铣床刀具使用要求，确定刀具的状态失效阈值，通过计算步骤3中的退化状态达到或超过失效阈值的时间得到刀具剩余寿命概率密度分布函数，获得剩余寿命预测值。