一种基于卡尔曼滤波的数控机床部件能耗分解方法技术

本发明专利技术提供了一种基于卡尔曼滤波的数控机床部件能耗分解方法，通过具有电流传感器和电压传感器的信号采集模块、信号调理模块、数据传输卡、计算机以及电源模块的硬件部分和基于LabView软件平台的软件部分进行机床能耗的采集分析，包括以下步骤：步骤1，通过电流、电压传感器采集机床的电流电压并通过数据传输卡传输至计算机，计算出机床消耗总能耗；步骤2，对机床PLC数据进行采集，得出机床驱动部件功耗和机床部件开关状态；步骤3，利用经验公式计算出处于开状态的每个机床部件的功率之和以及计算误差，并与机床总功率减去驱动部件功率之差进行比较，结合卡尔曼方程进行不断更新迭代，与此同时不断更新协方差矩阵，最终分解得到各个机床部件的能耗。到各个机床部件的能耗。到各个机床部件的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卡尔曼滤波的数控机床部件能耗分解方法


[0001]本专利技术涉及一种数控机床部件能耗分解方法，具体涉及一种基于卡尔曼滤波的数控机床部件能耗分解方法。

技术介绍

[0002]全球能源需求持续增长，使得与能源效率提升相关的问题更加紧迫。据统计，制造业能源消耗占总能耗的90％以上，机床或加工系统的能耗占制造业能耗的75％以上，而我国机床能源利用率较低，因而提升机床能效对降低能源消耗具有重要意义，其中了解并分解机床部件能源消耗对改进机床整体能效起到关键作用。
[0003]近年来国内外研究人员针对机床能耗及检测也进行了大量研究。已公开的专利技术专利“数控机床加工过程机电主传动系统能量效率获取的方法”(201210127826.5)公布了一种数控机床加工过程机电主传动系统能量效率获取的新方法。该方法依据机床加工过程机电主传动系统能量效率数学模型，考虑机床空载功率与转速的关系函数，以及单区间转速机床的附加载荷损耗系数或多区间转速机床附加载荷损耗系数的表格函数，进而通过记录加工过程中机床主传动系统电机输入功率过程数据而从数学模型中计算出机床加工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于卡尔曼滤波的数控机床部件能耗分解方法，其特征在于，通过具有电流传感器和电压传感器的信号采集模块、信号调理模块、数据传输卡、计算机以及电源模块的硬件部分和基于LabView软件平台的软件部分进行机床能耗的采集分析，包括以下步骤：步骤1，通过所述电流传感器、所述电压传感器采集机床的电流和电压并通过所述数据传输卡传输至所述计算机，计算得出机床消耗总能耗；步骤2，通过无线通讯对机床PLC数据进行采集，得出机床驱动部件功耗以及机床部件开关状态；步骤3，进行机床部件能耗分解，利用经验公式计算出处于开状态的每个机床部件的功率之和以及计算误差，并与机床总功率减去驱动部件功率之差进行比较，结合卡尔曼方程进行不断更新迭代，与此同时不断更新协方差矩阵，最终分解得到各个机床部件的能耗，其中，所述信号采集模块采集相应的物理信号，该物理信号包括电流和电压，并将所述物理信号转成模拟或数字信号后传输至所述信号调理模块，经过所述信号调理模块处理后得到清晰完整的信号并直接传输至所述数据采集卡，再由所述数据采集卡转换成USB接口信号，该USB接口信号传输至所述计算机中进行存储，用于进行后续分析，所述计算机通过所述基于LabView软件平台的软件部分进行采集所述物理信号的参数设置、数据的波形图显示以及数据存储和处理，所述参数设置包括物理通道的选择，采样模式、采样率、每通道采样数、输入方式的配置以及采样最大最小值的设置，所述数据的波形图显示包括功率、电压及电流三个波形图显示界面、采样参数设置显示界面以及采样信号值显示界面，所述机床部件分解为所述驱动部件、电气控制部件、辅助部件以及其他能耗部件。2.根据权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的数控机床部件能耗分解方法，其特征在于：其中，所述驱动部分包括主轴和进给传动系统，所述电气控制部分包括电控柜，所述辅助部分包括液压气压系统、照明系统、排屑系统以及冷却润滑系统，所述液压气压系统包括液压泵和气压泵，所述排屑系统包括排屑机，所述照明系统包括照明灯，所述冷却润滑系统包括抽吸机和冷却润滑泵。3.根据权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的数控机床部件能耗分解方法，其特征在于：其中，所述步骤2中采集机床PLC数据时通过基于OPC-UA的采集系统进行，通过映射构建机床OPC-UA模型进行编译和实际OPC-UA服务，使用时通过查询数据库访问机床历史状态数据，从而获取所述机床PLC数据，得到机床驱动部件功耗以及机床部件开关状态。4.根据权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的数控机床部件能耗分解方法，其特征在于：其中，所述步骤3中进行机床部...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯春花，陈翔，黄石，黄玉贵，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：