面向人機(jī)協(xié)同診斷的數(shù)控機(jī)床故障知識(shí)演化技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)控機(jī)床是一個(gè)集成了機(jī)械、電氣、液壓、氣壓等為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，其故障的發(fā)生具有多源性、關(guān)聯(lián)性、突發(fā)性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，只依靠傳感裝置對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集根本無法滿足存在大量關(guān)聯(lián)特性和監(jiān)測(cè)盲區(qū)的數(shù)控機(jī)床故障診斷的需要，因此，數(shù)控機(jī)床故障診斷不可避免的需要人的參與。對(duì)于分布區(qū)域廣泛的數(shù)控機(jī)床而言，其絕大多數(shù)故障知識(shí)都是來源于機(jī)床設(shè)計(jì)制造企業(yè)和使用用戶，因此，故障診斷經(jīng)驗(yàn)知識(shí)具有分散性特點(diǎn)。而在具體某臺(tái)數(shù)控機(jī)床故障診斷過程中，故障特征分析又必須依賴

2、于相關(guān)理論及其它診斷歷史經(jīng)驗(yàn)作為參考。因此，集成人機(jī)協(xié)同知識(shí)、理論知識(shí)和維修維護(hù)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床開展故障診斷意義重大。特別地，故障診斷知識(shí)在使用過程中，隨著機(jī)床的改進(jìn)和診斷技術(shù)手段的提升，其知識(shí)的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)是在不斷完善更新的。
　　鑒于此，本文結(jié)合人機(jī)協(xié)同技術(shù)和知識(shí)工程技術(shù)，研究面向人機(jī)協(xié)同診斷的數(shù)控機(jī)床故障診斷知識(shí)演化的核心技術(shù)，并研發(fā)滾齒機(jī)床故障知識(shí)演化及人機(jī)協(xié)同智能診斷系統(tǒng)，對(duì)知識(shí)演化模式、知識(shí)表示、知識(shí)推理和人機(jī)協(xié)同智能

3、診斷技術(shù)及系統(tǒng)加以驗(yàn)證。其主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　針對(duì)數(shù)控機(jī)床故障人機(jī)協(xié)同智能診斷對(duì)知識(shí)演化的需求，基于對(duì)數(shù)控機(jī)床知識(shí)特點(diǎn)的分析，闡述數(shù)控機(jī)床故障知識(shí)演化過程和人機(jī)協(xié)同診斷所面對(duì)的一些問題，定義了面向人機(jī)協(xié)同診斷數(shù)控機(jī)床故障診斷知識(shí)演化及系統(tǒng)，構(gòu)建了面向人機(jī)協(xié)同診斷的數(shù)控機(jī)床故障知識(shí)演化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，闡述了該模式所包含的四核一點(diǎn)技術(shù)內(nèi)涵、技術(shù)框架、技術(shù)特征。
　　針對(duì)數(shù)控機(jī)床故障診斷知識(shí)表示中結(jié)構(gòu)重組困難及擴(kuò)展性差的問題，結(jié)合人

4、工診斷知識(shí)特性、本體的形式化表示特點(diǎn)和膜計(jì)算的擴(kuò)展特性，提出一種基于膜計(jì)算的數(shù)控機(jī)床本體知識(shí)表示模型。包括數(shù)控機(jī)床故障診斷本體知識(shí)表示的概念模型和關(guān)系模型，通過整合得到了數(shù)控機(jī)床故障診斷知識(shí)基礎(chǔ)膜和知識(shí)規(guī)則約束條件，并對(duì)本體知識(shí)表示、人工知識(shí)的表示、隱性故障現(xiàn)象的挖掘和結(jié)構(gòu)更新進(jìn)行了分析。
　　針對(duì)數(shù)控機(jī)床人機(jī)協(xié)同智能診斷系統(tǒng)中用于多重故障推理的知識(shí)截取困難及其驗(yàn)證效率低的問題，對(duì)故障知識(shí)發(fā)生的級(jí)聯(lián)特性和用于推理的故障知識(shí)概念及概

5、念關(guān)系進(jìn)行了解析，通過對(duì)推理知識(shí)的簡(jiǎn)化，構(gòu)建了面向人機(jī)協(xié)同診斷的數(shù)控機(jī)床多故障知識(shí)推理及其驗(yàn)證模型，基于該模型詳細(xì)闡述了數(shù)控機(jī)床多重故障人機(jī)協(xié)同驗(yàn)證的過程，即通過故障診斷知識(shí)特征的整合-分離-推理驗(yàn)證的反復(fù)并行運(yùn)算，結(jié)合故障知識(shí)邏輯推理和人工感知的高度協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)協(xié)同診斷的數(shù)控機(jī)床多故障知識(shí)的快速準(zhǔn)確定位，最后對(duì)數(shù)控機(jī)床多故障知識(shí)推理特性進(jìn)行了分析，并通過示例進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　考慮到數(shù)控機(jī)床故障信息傳感器采集和人工采集在應(yīng)用過

6、程所形成的互補(bǔ)關(guān)系及相互驗(yàn)證功能和利用經(jīng)驗(yàn)知識(shí)形成的采集方法的實(shí)用性、通用性等因素，設(shè)計(jì)了數(shù)控機(jī)床故障知識(shí)演化及人機(jī)協(xié)同診斷系統(tǒng)。包括構(gòu)建的故障診斷知識(shí)概念、屬性、關(guān)系和規(guī)則規(guī)范，并分別對(duì)面向人機(jī)協(xié)同的數(shù)控機(jī)床故障智能診斷體系架構(gòu)和流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)，闡述了智能診斷的人機(jī)交互過程，并對(duì)系統(tǒng)評(píng)估方法進(jìn)行了介紹。
　　最后，以滾齒機(jī)床YS3120CNC6-S的知識(shí)演化與智能診斷為例，實(shí)現(xiàn)了滾齒機(jī)床故障知識(shí)演化及人機(jī)協(xié)同診斷系統(tǒng)的研發(fā)，具體