数控机床控制系统的Petri网故障诊断方法

针对数控机床控制系统中传感器和执行机构故障,给出了一种基于Petri网的故障诊断方法:首先,根据数控机床各单元之间的运行逻辑和动态特性,得到了数控机床控制系统的标签Petri网模型;其次,根据各故障类型的行为特征,采用不可观变迁模拟故障;再次,给定任何传感器信号序列,利用Petri网的状态方程推理全部可能的系统行为,从而判断系统是否可能发生故障,并推理故障元件;最后利用一个示例演示验证了本文的方法。     

航天复杂系统的加权模糊Petri网故障诊断建模

针对模糊Petri网模型难以解决航天复杂系统故障诊断中存在的状态组合空间爆炸、故障关系不清晰、故障源对故障影响程度等问题,提出了基于加权模糊Petri网的故障诊断方法,同时定义了加权模糊Petri网转化成分层着色Petri网的规则。该方法将加权思想与模糊Petri网相结合,建立加权模糊Petri网模型;将加权模糊Petri网转换为分层着色Petri网模型;通过图形反向推理诊断思想实现加权模糊Petri网的知识表示与推理规则,诊断故障发生的原因。最后,对某航天测试系统的一级稳定系统中的放大器系统故障诊断实例进行了仿真,结果表明:该方法对本实例的应用效果较好,故障传播路径清晰,对于规则变化具有良好的适应性,为其他复杂系统的故障诊断提供了一定的参考。     

基于改进模糊故障Petri网的复杂系统故障诊断与状态评价EI北大核心CSCD

为提高复杂系统的可靠性,在综合模糊Petri网和故障Petri网优点的基础上,提出了改进模糊故障Petri网的建模及推理方法。该模型定义了库所、托肯及变迁的着色规则,并结合模糊产生式理论,应用于复杂系统的故障推理,从而更加直观、明确地描述故障状态及信息。该模型的正向推理反映了故障传播的固有特性,采用基于智能点火判断矩阵的正向演绎算法,实现了故障状态快速、准确的智能评价。该模型的逆向推理为故障诊断过程,引入智能的逆向推理矩阵,并结合基于Petri网关联矩阵的最小割集诊断法,实现了模型中任意库所故障的逆向自动诊断,同时根据故障易发率得出最小割集优先顺序,提高故障诊断的效率。以数控机床进给系统的故障分析为例,验证了所提模型和方法的正确性与高效性。     

复杂系统故障传播与故障分析模型研究

针对复杂系统故障传播与故障分析的复杂性与不确定性,建立了一种复杂系统故障传播与故障分析模型,即模糊概率Petri网系统。该模型引入故障模式关联概率与置信度约束,用模糊概率Petri网完备地描述了子系统故障模式关联关系,并按照子系统之间的连接关系用消息库所和门变迁连接各模糊概率Petri网,最终形成整个复杂系统的模糊概率Petri网系统模型。模糊概率Petri网系统采用对象内置于Petri网和Petri网内置于对象相结合的方式,简化了模型的表达形式,具有良好的封装性、可重用性和可维护性。最后,以一个应用实例说明了模型的适用性。     

基于TS算法的FPN鱼雷电子系统故障诊断方法

针对鱼雷电子系统故障传播的连续性,以及故障征兆与故障原因之间的模糊不确定性特点,提出一种基于禁忌搜索算法的模糊Petri网的鱼雷电子系统故障诊断方法.该方法定义了一个十元组的模糊Petri网,给出了表示模糊产生式规则的三种基本的模糊Petri网模型,在此基础上采用禁忌搜索算法对模糊Petri网模型参数进行优化.当模糊Petri网模型参数得到优化后,根据库所信度的大小通过故障推理进行故障定位.将其应用到某型鱼雷电子系统的故障诊断系统中,结果表明,该方法能够有效的提高模型故障诊断能力,具有较强的实用性.     

基于多源信息融合故障树与模糊Petri网的复杂系统故障诊断方法

针对复杂系统故障树模型构建困难且模型冗余节点多、计算复杂的问题,提出一种基于多源信息融合故障树与模糊Petri网的故障诊断方法。该方法先将多源信息进行标准化处理,从处理后的信息中提取维修元数据,同时利用数据挖掘方法得到故障关联项集。通过维修元数据、故障关联项集和系统结构关系的映射、融合,更加全面、准确地构建复杂系统故障树模型。采用模糊Petri网对多源信息融合故障树模型进行简化和改进,并利用基于模糊Petri网的动态故障推理方法和基于关联矩阵的最小割集求解方法建立复杂系统故障诊断方法,提高了故障的诊断速度与推理效率。以汽车发动机故障诊断过程为例,证明了所提方法的合理性和有效性。     

基于机械设备零件约束关系的Petri网拆卸过程模型研究

在分析设备零部件间约束关系的基础上,总结了约束关系在Petri网模型中的应用特点,将零部件间的约束关系利用Petri网模型进行表达,并提出了基于约束关系的Petri网拆卸过程模型.通过对阀门Petri网拆卸过程模型的研究,分析了Petri网拆卸过程模型的行为特性,并依据阀门的实际拆卸过程对模型进行了验证.     

单斗挖掘机液压系统故障分析和可靠性评估新法

以某型单斗挖掘机液压系统的故障分析及可靠性评估为目标,基于Petri网理论建立液压系统的故障Petri网模型,采用割集理论确定液压系统故障的所有割集,利用故障Petri网的定量计算能力求解液压系统的可用度指标数据。应用表明,与故障树法相比,故障Petri网在定性分析和定量计算方面具有优势。     

基于改进BP神经网络的主轴伺服系统故障诊断研究

针对数控机床主轴伺服系统的故障特点,建立了故障模型,确定了故障现象、故障原因样本集,并采用基于L-M算法的改进BP神经网络实现了对主轴伺服系统的故障诊断。仿真及试验结果表明,该诊断方法是行之有效的。     

基于模糊Petri网的飞机故障推理建模技术研究

将数学建模和可视化技术相互融合,将飞机部件间的逻辑关系量化并通过可视化的方式表达,建立基于特定机型的飞机故障推理系统,对飞机维修排故前期具有一定指导意义。首先介绍了Petri网的相关理论,着重阐述了模糊Petri网理论及其应用领域,提出把模糊Petri网理论应用于故障推理系统;在模糊Petri网理论的基础上实现基于模糊Petri网可视化建模飞机故障推理系统,实现在人机交互界面的模糊Petri网的可视化建模,并采用矩阵推理算法对建立的模糊Petri网模型进行故障推理。最后以飞机维修故障实例对该系统进行验证。     

粗糙云模型与PROMETHEE的航发主轴轴承失效模式重要度评估

针对目前航空发动机主轴轴承关键失效模式确定困难的问题,提出了一种粗糙云模型与偏好顺序结构评估（PROMETHEE）的航发主轴轴承失效模式重要度评估方法。结合失效模式与影响分析（FMEA）方法,通过专家系统构建主轴轴承各失效模式的风险评估矩阵;运用粗糙集理论与云模型理论,将风险评估矩阵转换为粗糙云评估矩阵,描述专家评价信息中存在的主观性、模糊性和随机性问题;运用PROMETHEE计算各失效模式的流出量、流入量与净流量,根据净流量的大小对航发主轴轴承的6种失效模式进行风险排序,为制定预防措施和降低风险提供可靠依据。     

数控机床HSK刀柄和主轴在高速旋转下的连接性能分析

刀柄与主轴连接性能对数控机床的加工精度以及工作安全性影响显著。针对HSK刀柄在高速旋转过程中发生刀柄和主轴连接失效这一主要失效形式,应用弹性力学理论建立了任一转速下刀柄与主轴连接锥面的接触应力模型,且有限元分析结果与该理论模型有较好的一致性。在此基础上,综合考虑夹紧力以及刀柄、主轴配合过盈量的影响,建立了基于HSK刀柄与主轴连接的临界转速计算模型以及连接可靠性模型。根据临界转速模型可以从理论上计算出一定过盈量和夹紧力下的临界转速,分析夹紧力和过盈量对临界转速的影响。根据连接可靠性模型可以求解任一转速下刀柄和主轴连接的可靠度,并得到可靠度随转速的变化规律。这两个模型的建立对防止HSK刀柄、主轴连接的失效,保证高速切削加工的精度以及工作的安全性有重要意义,同时也为正确使用HSK刀柄以及刀柄尺寸结构进一步优化和可靠性设计提供了理论基础。
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基于压电型薄膜式差动节流阀的静压主轴轴心轨迹理论研究与仿真*

提出一种压电型薄膜式差动节流阀,实现出油口压力的差动控制,并建立节流阀的数学模型,得出了流量公式。静压主轴前端采用静压轴承支撑,后端采用滚动轴承支撑,建立了静压主轴的动力学模型,且忽略静压轴承的动压效应,得到了静压轴承的油膜力以及流量公式。利用压电型薄膜式差动节流阀的差动效应,使节流阀的两个出油口分别连接静压轴承的对置油腔以期实现期望轴心轨迹,且仿真分析了期望轴心轨迹与压电陶瓷位移之间的关系,并得到了初始节流间隙与压电陶瓷位移间的关系。     

基于主轴电流的铣削力间接监测方法

实时准确地监测铣削状态对于提高加工质量与加工效率具有重要意义,切削力作为重要的加工状态监测对象,因其监测设备昂贵且安装不便而受到限制,为此提出一种考虑刀具磨损的基于主轴电流的铣削力监测方法.首先基于切削微元理论建立了考虑后刀面磨损的铣削力模型,并通过铣削实验进行铣削力模型系数标定;然后对主轴电流与铣削力的关系进行理论建...     

机床—主轴耦合系统动力学建模与模型修正

复杂精密零件的加工对机床装备的性能不断提出新的挑战。为了保证零件加工精度,有必要在设计阶段对机床整机的动态特性进行精确预测和评估。以机床主轴系统为研究对象,介绍一种机床—主轴系统耦合动力学模型,并指出该模型中存在结合面动态特性参数的辨识问题。为了修正该耦合模型,提出一种基于频率响应函数的有限元模型修正技术。采用包含平动自由度(Degree of freedom,DOF),转动DOF以及平动与转动耦合DOF的刚度矩阵来描述结合面的动态特性,通过测量结合面处的动态响应数据,辨识出高速主轴与机床之间结合面的刚度参数,从而达到模型修正的目的。试验结果表明,修正后的机床—主轴耦合模型反映出了机床结构对主轴动态特性的影响,能较好地预测主轴安装到机床上以后的动态特性,从而为高性能机床的数字化设计与制造提供理论依据。     

涡旋压缩机涡旋齿侧壁油膜承载力仿真分析

为提升涡旋齿润滑性能,以某型号涡旋压缩机为研究对象,通过分析动、静涡旋体啮合点的运动规律,建立涡旋齿侧壁间动压润滑油膜的理论模型;利用有限差分法求解油膜压力分布,分析油膜承载力随主轴转角、主轴转速、润滑油黏度、偏心率及涡旋体高度的变化关系。结果表明:油膜承载力随主轴转角先减小,达到排气角时会陡增,随后再次减小,因此,在转角接近排气角处油膜承载力最小,最容易产生润滑失效;提高主轴转速,使用黏度大的润滑油可提高油膜承载力,转速越高,润滑油黏度对油膜承载力的影响越大;油膜承载力随偏心率增大而增大,但偏心率过大会导致油膜过薄,加剧磨损,偏心率过小会导致齿侧间隙过大,增大气体泄漏量;增大涡旋体高度可增加油膜承载力,但其增加的幅度不断减小。     

基于性能退化的小子样电主轴可靠性试验研究

针对高速电主轴可靠性研究存在的问题,探讨了小子样电主轴性能退化可靠性试验方法,完成了两根170MD18Y16型电主轴的退化试验;依据选定的性能退化特征量和截尾时间,检测了主轴轴端径向跳动量,据此建立试样电主轴退化模型,分析其失效寿命;基于跳动量测试数据和Weibull分布函数,应用修正极大似然函数分析分布参数,得到170MD18Y16型电主轴特征寿命,并确定其寿命分布模型。电主轴寿命理论值与实际使用值基本一致,表明小子样电主轴性能退化试验方法合理,建立的退化模型较准确地反映了电主轴性能退化轨迹,且寿命分布模型分析方法有效。     

高刚度数控车床主轴有限元分析

基于对具有硬质车削功能的高刚度数控车床的主轴相应的高精度、高刚度要求,在对主轴分析研究的基础上,采用弹簧阻尼单元模拟轴承支承,建立主轴的有限元模型,进行静、动态特性分析,并对固有频率随轴承支承刚度的变化关系进行了模拟研究。计算结果表明,采用该方法分析高刚度数控车床主轴单元可以得到满意的结果,为工程设计提供了一定的参考。     

三维复杂槽型铣刀片切削温度与粘接破损研究

通过对难加工材料3Cr1Mo1/4V钢面铣加工的试验研究得出，在相同的切削条件下，波形刃铣刀片和大前角铣刀片的切削温度明显低于平前刀面铣刀片，抗粘结破损的能力较高：并证明切削速度越低、进给量越大，刀具的粘接破损越严重，最后给出了切削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的重化关系，定性分析了切削温度对刀具粘结破损的影响规律。     

电主轴温度场与热变形的仿真与实验研究

以Setco 231A240型高速电主轴为研究对象,考虑了内置电机的损耗生热和轴承的摩擦生热,计算了电主轴各部分之间的传热系数,利用有限元软件Workbench建立电主轴有限元模型,分析得到了电主轴在不同因素影响下的温度场分布,基于电主轴热-结构耦合关系分析得到了温度影响下电主轴的热变形。仿真结果显示,较低转速下电主轴转子温度最高,转速对电主轴温度影响较大;电主轴头尾部热变形较大,主要为轴向变形。最后,将温度场仿真数据与实验数据对比,验证了仿真分析的准确性。