一种电主轴-刀具系统偏心距识别方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电主轴‑刀具系统偏心距识别方法，包括以下步骤：设定误差常数ε、已知参数所服从的概率密度分布符合正态分布，然后进行测试获得

A method to identify the eccentricity of the electrospindle cutter system

【技术实现步骤摘要】
一种电主轴-刀具系统偏心距识别方法
本专利技术涉及磨床质量不平衡识别
，尤其涉及一种电主轴-刀具系统偏心距识别方法。
技术介绍
转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，由于转子回转体结构偏心引起的质量不平衡，是常见的转子系统不平衡故障。电主轴系统作为一种转子系统，是精密磨床的核心部件，其动态性能直接决定了磨床的整机性能。电主轴-刀具系统主要存在质量不平衡，即因盘类零件中心偏离轴的中心线，产生偏心距，由此产生与转速的平方成正比的不平衡激励是磨床运行过程中的主要激振源。质量不平衡引起的振动是导致磨床振动的主要因素，识别电主轴-刀具系统中的偏心距是消除质量不平衡的关键问题。但对于电主轴-刀具系统，工程实际中，质量不平衡是多个偏心距耦合影响，如电机偏心距引起的不平衡磁拉力、砂轮偏心距引起的不平衡激振力，工程师难以凭经验了解各偏心距的大致范围，即难以获得偏心距的先验信息。同时由于电主轴-刀具系统几何特征、材料因素和测量响应的随机性,这些不确定性因素即使是在较小情况下，也很可能导致偏心距识别结果产生较大的偏差。如何在参数识别过程中减小随机性等不确定因素的影响，快速地识别参数成为不确定性反问题领域的研究热点，也是偏心距识别过程中的难点。因此，本专利技术提出一种电主轴-刀具系统偏心距识别方法，以解决现有技术中的不足之处。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种电主轴-刀具系统偏心距识别方法，该识别方法通过引入搜索区间进退法对最大似然法进行改进，避免了搜索计算量大的问题；通过利用最大似然法和敏感矩阵法获得偏心距的增量，以及利用搜索区间进退法获得搜索区间，使得每一次迭代中的步长和区间都是变化的，增强了迭代法的鲁棒性，本专利技术方法提出初始值从零开始，避免了迭代法对初始值的敏感性。为实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种电主轴-刀具系统偏心距识别方法，包括以下步骤：步骤一：设定误差常数ε、已知参数所服从的概率密度分布符合正态分布然后进行测试，获得步骤二：利用最大似然法和敏感矩阵法获得偏心距的增量B，首先假设偏心距为未知参数值，用表示，然后结合已知参数Xk的均值通过电主轴-刀具系统不平衡响应的正问题，计算相应测点和关心点的不平衡响应，然后对输入的未知参数值进行微小改变，然后根据如公式(1)所示的敏感矩阵法式和如公式(2)所示的最大似然法式获得未知参数值的增量B；步骤三：将未知参数值未知参数值的增量B作为步长，利用如公式(3)所示的搜索区间进退法式，得到相应的搜索区间步骤四：根据搜索区间基于微型遗传算法获得相应区间下计算不平衡响应和测试不平衡响应之间误差最小时对应的偏心距未知参数值偏心距未知参数值符合停止准则获得偏心距值，否则偏心距未知参数值作为新的偏心距未知参数值输入更新进入下次迭代，重新返回步骤二继续进行识别。进一步改进在于：所述步骤二公式(1)中R＝[Δyi，i＝1，2，…，m]，R为输出参数的改变量；Q＝[Δxi，i＝1，2，…，n]，Q为输入参数的改变量；m，n分别为输出参数和输入参数的个数。进一步改进在于：所述步骤二公式(2)中Aw＝WA，Dw＝WD，W＝diag(1/σ1，1/σ2)，为方差，为输入和输出已知向量中的第i个参数的偏差值，进一步改进在于：所述步骤三公式(3)中，H0是初始步长；Xu1，Xu2，Xu3分别是输入的未知参数值所取的初始点、中间点、终点三个数；Y1，Y2，Y3是相对于Xu1，Xu2，Xu3代入正问题计算程序获得的仿真结果；是所获搜索区间的下限；是所获搜索区间的上限。本专利技术的有益效果为：本专利技术方法通过引入搜索区间进退法对最大似然法进行改进，使遗传算法寻优的变量(偏心距未知参数)在一定的区间中进行，避免了搜索计算量大的问题；通过利用最大似然法和敏感矩阵法获得偏心距的增量，以及利用搜索区间进退法获得搜索区间，使得每一次迭代中的步长和区间都是变化的，增强了迭代法的鲁棒性；本专利技术方法提出初始值从零开始，避免了迭代法对初始值的敏感性，且本专利技术方法考虑了电主轴-刀具系统的环境因素和测试引起的不确定性，符合实际工程条件，有工程实际应用价值。附图说明图1为本专利技术方法流程示意图。图2为本专利技术实施例中电主轴系统结构简化模型示意图。图3为本专利技术实施例中电主轴系统传递矩阵模型示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据图1、2、3所示，本实施例提出一种电主轴-刀具系统偏心距识别方法，包括以下步骤：步骤一：设定误差常数ε、已知参数所服从的概率密度分布符合正态分布然后进行测试，获得步骤二：利用最大似然法和敏感矩阵法获得偏心距的增量B，首先假设偏心距为未知参数值，用表示，然后结合已知参数Xk的均值通过电主轴-刀具系统不平衡响应的正问题，计算相应测点和关心点的不平衡响应，然后对输入的未知参数值进行微小改变，然后根据如公式(1)所示的敏感矩阵法式和如公式(2)所示的最大似然法式获得未知参数值的增量B；公式(1)中：R＝[Δyi，i＝1，2，…，m]，R为输出参数的改变量；Q＝[Δxi，i＝1，2，…，n]，Q为输入参数的改变量；m，n分别为输出参数和输入参数的个数；公式(2)中：Aw＝WA，Dw＝WD，W＝diag(1/σ1，1/σ2)，为方差，为输入和输出已知向量中的第i个参数的偏差值，步骤三：将未知参数值未知参数值的增量B作为步长，利用如公式(3)所示的搜索区间进退法式，得到相应的搜索区间公式(3)中：H0是初始步长；Xu1，Xu2，Xu3分别是输入的未知参数值所取的初始点、中间点、终点三个数；Y1，Y2，Y3是相对于Xu1，Xu2，Xu3代入正问题计算程序获得的仿真结果；是所获搜索区间的下限；是所获搜索区间的上限步骤四：根据搜索区间基于微型遗传算法获得相应区间下计算不平衡响应和测试不平衡响应之间误差最小时对应的偏心距未知参数值偏心距未知参数值符合停止准则获得偏心距值，否则偏心距未知参数值作为新的偏心距未知参数值输入更新进入下次迭代，重新返回步骤二继续进行识别。本实施例以图2中的电主轴系统结构简化模型为例，其中电主轴系统最高转速为6000r/min，主轴段密度为7650kg/m3。轴的弹性模量为200Gpa，电主轴模型参数如下表1，两支承轴承为尺寸相同的圆柱滑动轴承，参数如下表2所示，考虑砂轮和电机上存在偏心距为15um、60um；表1电主轴系统参数表2圆柱滑动轴承油膜特性系数然后根据位移传递矩阵法建立的电主轴系统的传递矩阵模型如图3所示，共划分为20个结点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电主轴-刀具系统偏心距识别方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：设定误差常数ε、已知参数所服从的概率密度分布符合正态分布

【技术特征摘要】
1.一种电主轴-刀具系统偏心距识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：设定误差常数ε、已知参数所服从的概率密度分布符合正态分布然后进行测试，获得
步骤二：利用最大似然法和敏感矩阵法获得偏心距的增量B，首先假设偏心距为未知参数值，用表示，然后结合已知参数Xk的均值通过电主轴-刀具系统不平衡响应的正问题，计算相应测点和关心点的不平衡响应，然后对输入的未知参数值进行微小改变，然后根据如公式(1)所示的敏感矩阵法式和如公式(2)所示的最大似然法式获得未知参数值的增量B；






步骤三：将未知参数值未知参数值的增量B作为步长，利用如公式(3)所示的搜索区间进退法式，得到相应的搜索区间



步骤四：根据搜索区间基于微型遗传算法获得相应区间下计算不平衡响应和测试不平衡响应之间误差最小时对应的偏心距未知参数值偏心距未知参数值符合停止准则获得偏心距值，否则偏心距未知参数值作为新的偏心距未知参数值输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛文贵，李建华，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43