一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Multi‑Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，属于数控加工预警技术领域，包括以下步骤：1）建立数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系；2）构建基于Multi‑Agent的数控加工柔性制造系统的加工过程信息融合模型；3）从数据预处理开始，基于数据去噪与神经网络算法对加工过程信息融合模型进行求解，将归一化处理后的状态信息样本输入神经网络模式识别器，通过神经网络模型进行反复训练，直至到达期望的性能，获得特征级信息融合结果输出，完成数控加工柔性制造系统加工过程的预警。本发明专利技术以数控加工柔性制造系统为研究对象，基于Multi‑Agent对数控加工柔性制造系统信息融合过程进行统一建模与求解，能获得满足系统要求的预警效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法
本专利技术涉及车间制造系统建模与加工过程预警领域
，具体是指一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法。
技术介绍
数控加工柔性制造系统，是指由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放在其他连接装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化。柔性制造系统有中央计算机控制机床和传输系统，有时可以同时加工几种不同的零件。由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(FlexibleManufacturingSystem)，英文缩写为FMS。一组按次序排列的机器，由自动装卸及传送机器连接并经计算机系统集成一体，原材料和代加工零件在零件传输系统上装卸，零件在一台机器上加工完毕后传到下一台机器，每台机器接受操作指令，自动装卸所需工具，无需人工参与。数控加工柔性制造系统适用于多品种小批量制造模式，其所加工的零件产品通常具有零件种类多样、产品价值高、加工难度大、加工精度高等特点，一旦发生质量问题，一方面将严重影响零件产品的生产交付进度，另一方面也将造成不可挽回的巨额经济损失。因此，如何对柔性制造系统加工过程进行准确的监控与预警，从而有效控制质量问题的发生是保障零件数控加工稳定性的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以数控加工柔性制造系统为研究对象，基于Multi-Agent对数控加工柔性制造系统信息融合过程进行统一建模与求解，能获得满足系统要求的预警效果的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法。本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，包括以下步骤：(1)建立数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系，评价柔性制造系统加工状态；(2)根据步骤(1)建立的加工状态性能指标体系，构建基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统的加工过程信息融合模型，对柔性制造系统加工过程的信息融合进行建模分析，分别描述柔性制造系统加工过程中的数据采集、数据处理、数据融合与过程预警各阶段的活动内容；(3)从数据预处理开始，通过数据去噪与神经网络算法对步骤(2)构建的加工过程信息融合模型进行求解，将归一化处理后的状态信息样本输入神经网络模式识别器，通过神经网络模型进行反复训练，直至到达期望的性能，获得特征级信息融合结果输出，即完成数控加工柔性制造系统加工过程的预警。本技术的工作原理为，首先，建立柔性制造系统加工状态性能指标体系，用于对柔性制造系统加工状态进行评价。其次，基于Multi-Agent对柔性制造系统加工过程的信息融合进行建模分析，分别描述柔性制造系统加工过程中的数据采集、数据处理、数据融合与过程预警各阶段的活动内容。在此基础上，基于数据去噪与神经网络算法对模型进行求解，将归一化处理后的状态信息样本输入神经网络模式识别器，通过神经网络模型进行反复训练，直至到达期望的性能，获得特征级信息融合结果输出，即完成数控加工柔性制造系统加工过程的预警。本专利技术以数控加工柔性制造系统为研究对象，基于Multi-Agent对数控加工柔性制造系统信息融合过程进行统一建模与求解，能获得满足系统要求的预警效果。为更好的实现本专利技术，进一步地，所述步骤(1)中建立的数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系主要由数据来源层、特征参数层、性能指标层构成。为更好的实现本专利技术，进一步地，所述数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系中的数据来源层为数控加工柔性制造系统中各类设备的数据来源，所述具体设备主要包括PLC、上位机、压力传感器、振动传感器。为更好的实现本专利技术，进一步地，数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系中的特征参数层为体现了柔性制造系统设备加工状态的主要参数，所述主要参数包括主轴转速、主轴功率、进给速度、切削深度、切削宽度、切削时间。为更好的实现本专利技术，进一步地，数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系中的性能指标层为反映柔性制造系统设备加工状态的直接表述，所述加工状态包括加工质量(Q)、加工可靠性(E)和加工进度(S)。为更好的实现本专利技术，进一步地，所述步骤(2)中构建的基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统的加工过程信息融合模型主要有加工状态信息采集Agent、信息预处理Agent、信息融合Agent、以及加工状态监控预警Agent四层结构组成。为更好的实现本专利技术，进一步地，所述加工状态信息采集Agent为数控加工柔性制造系统复杂动态多变的生产环境下所有进行加工状态信息采集的代理，其可通过数据采集网络实时采集不同方位环境下的柔性制造系统加工状态信息，并将得到的带有冗余的加工状态信息送到信息预处理Agent进行预处理；所述预处理Agent主要运用小波去噪技术实现对采集获取的柔性制造系统加工状态信息的预处理。为更好的实现本专利技术，进一步地，所述信息融合Agent由特征级Agent和决策级Agent两部分组成，根据信息融合需求，首先调用特征级融合Agent，将归一化处理后的状态信息样本输入神经网络模式识别器，通过神经网络模型进行反复训练，直至到达期望的性能，获得特征级信息融合结果输出；此后，调用决策级Agent，将输出结果与专家知识库中的信息进行相似度匹配，进行推理判断，最终得出柔性制造系统加工状态分析结果。为更好的实现本专利技术，进一步地，所述加工状态监控预警Agent将信息融合的输出结果进行人机界面展示，为生产人员及管理决策者提供加工状态直观的展示数据及结果。为更好的实现本专利技术，进一步地，所述步骤(3)中，通过数据去噪与神经网络算法对步骤(2)构建的加工过程信息融合模型进行求解的具体过程为：(3.1)初始采集数据归一化处理；由于通过数据采集获取的数控加工柔性制造系统加工状态信息各项数据量纲不一致，对其进行归一化处理，使信息对应的数据值被压缩至[0，1]区间，归一化处理如下：(3.2)信息预处理；对经过归一化处理后的数控加工柔性制造系统加工状态信息SIi’进行多尺度二维小波变换，得到各信息变换后的小波系数Wf(j，k)：其中SI(t)为数据采集某一时刻获取的数控加工柔性制造系统加工状态信息的归一化值，由原始信息o(t)和噪声信息n(t)组成，噪声信息数据服从正态分布N(0，σ2)，对SI(t)进行离散采样，得到N次采集的信息为SI(n)，n＝1，2，…，N，样本数不少于8；ψj，k(t)表示基本小波函数；j，k表示由连续性小波变换WT(a，b)中尺度因子a和位移因子b经过离散化处理后获得的系数(其中通常取a0＝2，b0＝1)，则有对取得的小波系数作阈值处理，当小波系数大于阈值时，保留原值，否则置零，其中阈值计算方法选取：(3.3)神经网络训练；将经过预处理后的加工状态信息的特征参数输入神经网络的输入节点，将与其对应的数控加工柔性制造系统加工质量状态、运行效能和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)建立数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系，评价柔性制造系统加工状态；/n(2)根据步骤(1)建立的加工状态性能指标体系，构建基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统的加工过程信息融合模型，对柔性制造系统加工过程的信息融合进行建模分析，分别描述柔性制造系统加工过程中的数据采集、数据处理、数据融合与过程预警各阶段的活动内容；/n(3)从数据预处理开始，通过数据去噪与神经网络算法对步骤(2)构建的加工过程信息融合模型进行求解，将归一化处理后的状态信息样本输入神经网络模式识别器，通过神经网络模型进行反复训练，直至到达期望的性能，获得特征级信息融合结果输出，即完成数控加工柔性制造系统加工过程的预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系，评价柔性制造系统加工状态；
(2)根据步骤(1)建立的加工状态性能指标体系，构建基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统的加工过程信息融合模型，对柔性制造系统加工过程的信息融合进行建模分析，分别描述柔性制造系统加工过程中的数据采集、数据处理、数据融合与过程预警各阶段的活动内容；
(3)从数据预处理开始，通过数据去噪与神经网络算法对步骤(2)构建的加工过程信息融合模型进行求解，将归一化处理后的状态信息样本输入神经网络模式识别器，通过神经网络模型进行反复训练，直至到达期望的性能，获得特征级信息融合结果输出，即完成数控加工柔性制造系统加工过程的预警。


2.根据权利要求1所述的一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，其特征在于，所述步骤(1)中建立的数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系主要由数据来源层、特征参数层、性能指标层构成。


3.根据权利要求2所述的一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，其特征在于，所述数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系中的数据来源层为数控加工柔性制造系统中各类设备的数据来源，所述具体设备主要包括PLC、上位机、压力传感器、振动传感器。


4.根据权利要求2所述的一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，其特征在于，数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系中的特征参数层为体现了柔性制造系统设备加工状态的主要参数，所述主要参数包括主轴转速、主轴功率、进给速度、切削深度、切削宽度、切削时间。


5.根据权利要求2所述的一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，其特征在于，数控加工柔性制造系统的加工状态性能指标体系中的性能指标层为反映柔性制造系统设备加工状态的直接表述，所述加工状态包括加工质量(Q)、加工可靠性(E)和加工进度(S)。


6.根据权利要求1～5任一项所述的一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，其特征在于，所述步骤(2)中构建的基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统的加工过程信息融合模型主要有加工状态信息采集Agent、信息预处理Agent、信息融合Agent、以及加工状态监控预警Agent四层结构组成。


7.根据权利要求6所述的一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，其特征在于，所述加工状态信息采集Agent为数控加工柔性制造系统复杂动态多变的生产环境下所有进行加工状态信息采集的代理，其可通过数据采集网络实时采集不同方位环境下的柔性制造系统加工状态信息，并将得到的带有冗余的加工状态信息送到信息预处理Agent进行预处理；所述预处理Agent主要运用小波去噪技术实现对采集获取的柔性制造系统加工状态信息的预处理。


8.根据权利要求6所述的一种基于Multi-Agent的数控加工柔性制造系统加工过程预警方法，其特征在于，所述信息融合Agent由特征级Age...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松，褚福舜，褚博文，郭国彬，张娜，郭和平，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51