[发明专利]一种切削稳定性实验数据关于模型参数的似然函数的建立方法

说明书

一种切削稳定性实验数据关于模型参数的似然函数的建立方法。通过建立实验观测数据关于模型参数的似然函数，并用于指导参数优化与辨识是一种广泛应用的工程优化思想，然而，对于切削加工问题，切削稳定性实验数据与切削稳定性模型的输出结果为异构数据，无法直接建立似然函数。因此，本发明提出一种基于激活函数构造异构数据间的关联，从而建立切削稳定性实验数据关于模型参数的似然函数的方法，能够直接表示切削实验结果与模型参数的匹配程度。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，涉及到切削加工过程中建立切削稳定性实验数据关于模型参数的似然函数的方法，具体地说是一种切削稳定性实验数据关于模型参数的似然函数的建立方法。

背景技术

铣削加工广泛应用于航空、航天、汽车、模具等领域的复杂零件的制造过程中，是现代机械制造领域的重要基础技术之一。然而，在实际生产过程中，由于切削参数选择不合理引发的切削颤振现象严重影响了加工质量和加工效率。

经典的切削稳定性模型已经过近半个世纪的不断完善与发展，是指导稳定切削加工的重要基础。切削稳定性模型的输入参数包括加工系统的模态参数以及切削力系数，其精度往往受到测量误差和拟合误差的影响，此外，近年来许多学者发现模态参数会受到转速、离心力、热载荷等工况因素的影响而发生变化，且切削力系数也会随着主轴转速和进给速度的变化而变化。因此，模型参数的不确定性和变化性严重制约了经典切削稳定性模型的实际应用。

建立观测数据关于模型参数的似然函数，并用于指导模型参数辨识及优化是工程领域的常见思路。然而，对于切削加工问题，切削稳定性实验数据与切削稳定性模型的输出结果为异构数据，无法直接建立似然函数。因此，本发明提出一种基于激活函数构造异构数据间的关联，从而建立切削稳定性实验数据关于模型参数的似然函数的方法，能够直接表示实验结果与模型参数的匹配程度。

发明内容

本发明的目的是针对切削加工问题中观测数据关于模型参数的似然函数无法直接建立的问题，利用激活函数构造异构数据间的关联，发明一种切削稳定性实验数据关于模型参数的似然函数的建立方法。

本发明的技术方案是：

一种切削稳定性实验数据关于模型参数的似然函数的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，获取部分观测点的切削稳定性实验数据以及模型参数；然后，根据理论模型计算给定的模型参数下观测点的系统状态转移矩阵谱半径；接着，构建谱半径至观测点发生颤振的概率的激活函数；最后，根据所有观测点的发生颤振的概率计算切削稳定性实验数据关于模型参数的似然函数。

所述的切削稳定性实验数据中，每个样本包括观测点描述向量x，以及标签y，所述观测点描述向量x包括切削深度以及主轴转速，所述标签y为以下两种形式之一：

所述的切削稳定性模型参数包括切削系统的模态参数、切削力系数，以及其他建立稳定性模型的输入参数。可以通过锤击实验以及正交切削实验等实验方法获得，也可以根据经验确定。

所述的获得系统状态转移矩阵谱半径的方法有全离散法，半离散法等现有的基于时滞微分方程获得状态转移矩阵求解稳定性的方法及其改进方法。对于确定模型参数w下某个样本的特征x，可求解出一个谱半径数值该数值大于一表示预测发生颤振，小于一表示预测切削稳定，等于一的转速和切削深度即为稳定边界。

所述的谱半径至观测点发生颤振的概率的激活函数表示为：

其中x_i为观测点描述向量，包括切削深度及转速；为上一步骤得到的观测点x_i在模型参数为w时的系统状态转移矩阵谱半径；其中a为调节似然函数对参数敏感性的系数，通过实验确定；所得即为观测点x_i在模型参数为w时发生颤振的概率。

所述的根据所有观测点的发生颤振的概率计算切削稳定性实验数据关于模型参数的似然函数的计算方法为：