【摘 要】
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复杂的数控机床作为现代工业的重要组成部分,一旦发生故障,不仅会致使生产中断、财产损失,甚至会危及到人身安全。因此尽可能减少故障的发生,保证数控设备安全可靠运行很有必
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复杂的数控机床作为现代工业的重要组成部分,一旦发生故障,不仅会致使生产中断、财产损失,甚至会危及到人身安全。因此尽可能减少故障的发生,保证数控设备安全可靠运行很有必要。然而数控机床这类机电产品的系统具有复杂性和强耦合性,产品从投入运行到故障这一过程中,其状态变化呈现出模糊不确定的特点,这给数控机床故障的准确诊断带来了极大的困难。基于此,本文在国家自然科学基金项目的支持下,提出从动作的角度对数控机床进行故障溯源与分析的研究方法,论文包括以下几部分内容。①分析了数控机床故障溯源技术研究的目的和意义,介绍了关于故障溯源技术的研究现状,阐述了全文的结构框架。②基于元动作的贝叶斯网络诊断模型。考虑到数控机床设备内部结构的复杂性,本章结合元动作在实现数控设备功能中运动和动力传递的特点,首先利用功能-运动-动作的分解方法(FMA)将整机分解得到元动作,接着利用贝叶斯网络分析与解决模糊不确定事物的优势,构建以元动作和故障现象为节点的诊断网络模型,对引起故障的故障元动作进行诊断,之后确定出相对应的故障元动作单元。本章诊断确定出的故障元动作单元,是后续分析研究的基础。③基于模糊PageRank方法的关键元动作单元识别。关键元动作单元是对故障元动作单元状态影响最大的元动作单元,为消除故障隐患,提出利用模糊PageRank算法来识别关键元动作单元。在文中先利用三角模糊数从元动作单元结构关系的角度表征相关元动作单元之间的模糊状态影响关系,并以此为基础构建元动作单元邻接关系矩阵,然后通过PageRank算法计算出具有相关关系元动作单元之间的状态影响度。根据相关元动作单元之间的状态影响度,确定出对故障元动作单元状态影响最大的元动作单元为关键元动作单元,以进行后续分析。④基于元动作单元的故障树分析。在故障树分析中,每个最小割集都是导致顶事件发生的一种原因,确定出顶事件与最小割集之间的关联程度,对故障的诊断定位有着重要意义。为降低建模的难度,本章首先建立起基于元动作单元的故障树分析模型,分析故障原因,并求出元动作单元故障树的最小割集;接着通过三角模糊数对底事件发生概率进行描述,结合元动作单元故障树结构对顶事件发生的模糊概率进行计算,之后确定出底事件的模糊重要度,最后通过改进后的加权灰色关联分析模型确定出与顶事件最为相关的最小割集,以实现故障原因的准确定位。
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