时序分析在机床上的应用技术讲座第三讲建模(一)

建模,就是对观测时序拟合出适用的ARMA模型。这是时序方法的关键,因为任何实际应用的成功都建立在模型正确的基础上。建模工作主要包括数据的采处、模型参数的估计和模型阶数的确定,其中最关键的是参数估计。 一、数据的采集与预处理 数据的采集主要是指对连续信号进行离散采样     

时序分析在机床上的应用技术讲座第四讲建模(二)

AR模型的参数估计方法,是线性回归过程,计算简单且速度快,故实际中多采用AR模型。ARMA模型的参数估计则不然,由于｛at｝未知,必须采用非线性回归方法估计参数,比较复杂。下面介绍两种较为简单的ARMA模型参数估计方法。 一、长自回归计算残差法 此法的具体步骤是:第一,按任一种A     

时序分析在机床上的应用技术讲座 第十讲 最佳控制及其应用

最佳控制是在最佳预测的基础上进行的。它是根据系统的输出xt对系统施加控制量ut,以使输出xt的均值为零,方差达最小。其中需研究最佳控制律问题。 一、最佳控制原理 最佳控制的系统是一个闭环系统(图10.l)。施控前,系统θ(B)/ψ(B)在白噪声at作用下的输出为xt,即: 上式为控前模型,显然就是ARMA模型。施控时,设控制器的传递函数为 C(B),控制端至系统输出端的传递函数为B1θ1(B)/ψ(B),B1表示系统对控制量ut的响应具有l步延时,则: 上式称为施控模型。其中,等号右边两项的分母均为ψ(B),表示输入信号at和控制量ut都作用在同一系统上;θ1(…     

时序分析在机床上的应用技术讲座 第九讲 最佳预测及其应用

由于ARMA模型是一个动态模型,可以根据模型对系统的未来状态和趋势进行预测,为系统的控制提供可靠的信息。 一、最佳预测原理 根据第二讲中Green函数Gj的定义:由于t只是形式上的下标,可将t换以t 1,则有: 如果在t时刻对未来第1步的取值Xt 1进行预测,记预测值为,预测误差为。对于上式第二括号内的各项,由于在t时刻,所有 都是已经确定了的,而G,是系统特性,可由模型参数算得,所以这一部分是可以计算的,是(1)。但对于第一括号内的各项在t时刻,所有at l9aT 1-1,尚未发生,是未知的。所以这一部分不可计算,是误差et(1)。因此上式记为:其中,上两…     

时序分析在机床上的应用技术讲座 第五讲模态参数识别及其应用

采用模态分析技术识别机床结构模态参数是研究机床动态特性的一个很重要的手段。这种技术分时域识别法和频域识别法两类。采用ARMA模型进行识别属于前者(这是本讲伪内容);采用ARMA谱进行识别(常称为谱分析)属于后者(将在第六讲中介绍)。时域识别法中,可根据系统的随机响应信号进行识别,也可根据系统的自由响应信号进行识别,本讲将介绍这两种方法,并给出应用实例。 我们知道,一个p自由度的振动系统对应于一个2p阶的微分方程,系统的模态参数有:模态固有频率。。;、模态阻尼率5;、相角6;和振幅人,下标6表示第《阶模态的相应参数,《一互,2,…     

时序分析在机床上的应用技术讲座 第十一讲 向量ARMA模型及其应用

按照建模所用的时间序列的维数来分,前面介绍的ARMA模型是基于一个观测时序｛Xt｝建立起来的,故又称为标量(一元)模型。基于多个观测时序｛X1t｝、｛X2t｝…、｛Xit｝(t=1,2,…,N)建立的模型称为向量(多元) ARMA模型。模型维数的提高,意味着所考虑的因素增多,描述系统更细致,因而向量模型具有更广泛的应用前景。本讲将结合向量模型的应用问题进行介绍,至于向量模型的某些理论问题,特别是建模问题,读者可参阅有关文献。 一、向量ARMA模型及其意义 向量ARMA模型具有与标量ARMA模型相同的形式:其中作为向量 ARMA横型的特例,有向量 …     

第八讲 故障诊断的时序方法(二)

判别函数是对系统状态进行诊断、分类的准则。从几何意义上来看,有两种“分类”:一种按距离分类,另一种按区间分类。现以两个状态(如正常状态和异常状态)的判别为例。两个参考状态对应于两个参考总体GR1、GR2,待检状态的待检向量(待检点)为φT(图8.1)。要判别φT,是属于GR1还是属于GR2,可分别计算φT,与GR1、GR2间的距离,φT应属于距离最“短”的那个参考总体,由此出现了距离判别函数。另一种方法是按GR1和GR2的势力范围将空间划分为A1、A2两个区域,φT落在哪个区域就属于相应的那个参考总体,由此出现了分区判别函数本讲只介绍最…     

传感器技术讲座 第七讲 数字式传感器及其应用(二)

二、频率式传感器频率式传感器的输出形式是频率,即单位时间内的脉冲数,所以也是一种数字式传感器。主要有振弦式、振梁式、振膜式和振筒式等。多用于压力、力、流量和温度的测量。 1.振弦式传感器振弦式传感器是把机械位移转换为弦振动,当外力张紧或放松振弦时,弦线的频率     

形位误差检测技术讲座 第七讲 定向误差及其检测方法(一)

一、定向误差及其误差评定准则被测实际要素相对于具有确定方向的理想要素的变动量,称做定向误差。按给定的方向不同,定向误差可分为:平行度误差(平行方向)、垂直度误差(垂直方向)和倾斜度误差(任一给定角度方向)等三项。定向误差的评定准则:按理想要素的方向,用与公差带形状相同的包容区域包容被测实际要素,使其具有最小宽度或直径的区域(称做定向最小区域),该区域的宽度或直径即为定向误差值。如图1a所示,评定零件的上表     

第三讲 机床动态特性(上)

机床的振动分为两大类:强迫振动和自激振动。 强迫振动是由周期性干扰力引起的。机床上干扰力大致来源于:周期性变化的切削力,回转零件(如砂轮、电动机等)不平衡所产生的惯性力,往复运动机构的冲击和液压系统的压力脉动,以及通过地基传来的外界振动等等。强迫振动的特征是振动频率与干扰力频率相等或者成整倍数,一般是通过频率分析找到振源,采取平衡、隔振等措施加以解决。切削过程中产生的自激振动,也叫切削颤振(Chat-ter),它是在切削过程中在没有外界干扰力的情况下,由切削过程内部所引起的振动。这种振动如果切削一停止,振动也就消失。…     

第四讲 机床热变形(上)

一、机床热变形及其研究概况 生产过程自动化和精密加工的迅速发展,对金属切削机床的加工精度和精度稳定性提出了越来越高的要求,而加工精度主要取决于机床的两个性能:即机床的静态-动态力学特性和热学特性。据英国伯明翰(Birminghan)大学J.Peklenik教授的调查,在精密加工中,由于热变形引起的制造误差约占总制造误差的40～70%[1]。热变形不仅严重地降低了机床的加工精度,而且影响了机床的生产效率。这是因为,为了避免热变形所进行的机床予热或调整,常常要花费很多时间。有时,由于机床局部(如主轴轴承、液压系统)的急剧温升,甚至使机床无法…     

技术讲座(气动) 第五讲 流量控制阀

问:什么是流量控制阀?主要有哪些种类?答:流量控制阀是控制流体流量的阀的总称。在气动控制系统中常用的流量控制阀主要有节流阀、单向节流阀、排气节流阀和行程节流阀。(1)节流阀节流阀是通过改变节流截面积或节流长度以控制流量的阀。图1所示是一种节流阀结构,旋转调节杆即能改变阀口的开度,从而达到控制流量的目的。     

传感器技术讲座 第三讲 传感器的选择和使用(一)

这部分将介绍怎样选用传感器及其基本工作原理和应用中应注意的一些问题。一、变形测量传感器力作用于物体时,该物体会伸缩。如果伸缩不超出弹性限度,应力σ和应变ε有下列关系:σ=Eε。式中 E 为物体的弹性模量。由此式可见,通过检测应变ε可测知应力σ。应变的检测常选用应变计,或用内含应变计的力检测器等。通常应变计构成电桥形式,当应变计感受应变时,它的电阻值将随之变化,其变化量表示为:△R=k△ε。其中△R 为应变计电阻值的变化量,△ε为应变     

设备综合诊断技术讲座 第十五讲 转子动平衡技术(上)

在造成旋转机械异常状态的各种原因中，失衡所占的比重是最大的，一般情况下约占３０％，高速旋转机械所占的比重更大。所以，正确校正失衡是一项非常重要的实用技术。１ 基本概念１．１ 什么是不平衡 图１（ａ）所示，刚体旋转时，体内的每一小质点产生的离心力为 刚体若是均匀对称的，绕对称中心轴转动，则各点离心力相互抵消。图１（ｂ）所示为一薄圆盘，细长轴可以视为多个圆盘组成。 若圆盘上质量分布不均匀，不能相互抵消平衡，则可以产生不平衡力，总效果相当于某一方向上多出一不平衡质量二 长轴则相当于多个不平衡的圆盘的组合，不…     

功能安全技术讲座 第十九讲 安全仪表系统(SIS)在石化装置上的应用

本文主要介绍了SIS系统在石化装置上的运行情况;DCS与SIS的集成及SIS系统的安全功能评估。     

第十二讲 时序的其他方法及其应用

对数据,ARMA模型描述了平稳时间序列;对系统,ARMA模型描述了线性系统。然而当时间序列非平稳或系统非线性时,就需要采用时间序列的其他模型和方法。本讲将这些问题结合应用实例作相应的介绍,以达到开阔眼界的目的。 一、非平稳时序模型及其应用 非平稳时序模型的一般形式为: 其中,dt是观测时序｛xt｝中包含的趋势项,它包括｛xt｝中的指数趋势项et和周期趋势项对,pt,｛εt｝是平稳、零均值时序。这种模型的建模步骤是:首先从x;中提取出et;和Pt;,得到et;和Pt的表达式,再对εt=xt-et-Pt(t=1, 2,…, N)建立ARMA模型,将三者组合起来即为非…     

通俗技术讲座——有限单元法第七讲 等参数单元(续)

四、高斯积分法 在单元刚度矩阵和载荷列阵的计算公式中,遇到如下的积分形式:     

形位误差检测技术讲座 第三讲 形状误差及其检测方法(一)

形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动量。检测时,通常借助于模拟理想要素作为测量基准,与被测实际要素相比较,测得一系列相对变动值,从而得到被测要素的实际形状,再按误差评定原则求得误差值。测量形状误差时,测量基准与被测要素之间相对位置,应按最小条件原则尽量调整准确,避免影响测量精度和误判。同一被测要素的形状误差,往     

第七讲开放式数控系统应用举例(二)

我们已经比较全面地认识了ＰＭＡＣ为核心的开放式数控系统的功能及其在机床和机器人方面的应用。本期我们将为您介绍ＰＭＡＣ在其它方面如检验、喷涂、焊接、印刷、张力控制、食品加工、包装、材料处理、车辆控制、摄像控制和通用自动化等领域的应用 ,限于篇幅 ,略举几例。1　ＴＩＴＡＮＩＣ(泰坦尼克 )号　　ＰＭＡＣ控制的是一个面积为 10 0ｍ× 2 0 0ｍ、重量超过 4 5 0ｔ、定位精度为 2 .5 4ｍｍ(0 .1英寸 )的平台 ,在一个装有海水、容积为 6 8190ｍ3的水箱内浮沉 ,电影《泰坦尼克号》模型的各种布置均设置在这个平台上。ＰＭＡＣ通过…