[发明专利]一种基于粗糙集的数控机床两轴联动性能评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床性能评估技术领域，具体涉及一种基于粗糙集的数控机床两轴联动性能评估方法。

背景技术

数控机床是一种重要的现代化机械制造装备，数控机床广泛地应用于航空、精密医疗设备、船舶、交通运输等高技术产业的关键零部件的制造与加工，因此数控机床对一个国家高技术产业的发展具有举足轻重的作用。而数控机床是一个复杂的动态系统，具有非线性、信息量庞大的特点，其运转参数的动态变化与机床的性能密切相关，不仅能反映出数控机床机械运动系统和电器控制系统之间的性能匹配优化程度，还直接决定数控机床的工作精度。而数控机床的圆度测试表征机床的两轴联动动态性能，目前迫切需要研究基于数控系统本体信息的评估技术，以保证数控机床两轴联动性能评估的客观性和准确性。

在对机床进行性能评估时，需要提取大量的特征。而各种特征参数的重要度是不同的有的甚至是冗余的，且性能下降在特征中的表现形式具有不唯一性，传统的基于特征提取的评估方法在评估机床两轴联动性能的时候不能对各种特征参数进行有效的分类，无法解决上面的问题，不能快速准确的得到评估决策表，无法对机床的两轴联动性能进行准确评估。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于粗糙集的数控机床两轴联动性能评估方法，具有完全数据驱动，能够在保持分类能力不变的前提下，无需任何先验信息，就可从实际数据中得出系统的内在评估规则，从而实现对数控机床两轴联动性能的评估。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于粗糙集的数控机床两轴联动性能评估方法，具体步骤如下：

第一步，对数控机床进行标准圆度测试，记录两平移联动轴的工作行程、光栅尺和编码器的位置反馈以及联动圆轨迹的误差，形成联动圆轨迹误差图谱；

第二步，在三个参数圆滞后、圆偏差以及半径偏差对圆测试进行检验的基础上，引入六个无量纲指标参数作为评价两轴联动性能的指标，六个无量纲指标分别为：波形指标、峰值指标、峭度指标、脉冲指标、裕度指标和偏斜度指标，其定义如下表所示：

表1无量纲指标的定义及特点

上述定义当中：x(t)为振动信号，T为周期，x_p为峰值，x_rms为均方幅值，为平均幅值，x_r为方根幅值，μ_x为均值，σ_x为标准差，α为偏斜度，β为峭度；

第三步，根据第二步得到的九个特征参数构建机床信息的初始决策表D，将上一步得到的九种特征参数作为构建决策表的条件属性集，将数控机床联动特性分为“优、良好、差”三个性能等级，判断数控机床的性能等级并记录下来作为决策表的决策属性，从而得到两轴联动特性初始决策表D；

第四步，根据粗糙集理论对得到上述九个特征参数进行离散化处理，离散化采用基于统计量的多属性离散化方法，在整个数据集范围内寻找最优断点，程序方法步骤如下：

输入：由九个特征参数构建成的决策表D；

输出：断点集合P，被断点离散化之后的决策表L；

1)P＝空集，L＝全体实例集合U；

2)根据计算每个属性上候选断点的Ameva统计量，具有最大Ameva值的为最佳断点，其中