如何識(shí)別CNC機(jī)床運(yùn)作時(shí)的混沌特性
數(shù)據(jù)預(yù)處理由于采集到信號(hào)可能含有各種噪聲和干擾信號(hào) 比如突變和尖峰信號(hào) 所以在對(duì)信號(hào)進(jìn)一步分析之前 必須對(duì)監(jiān)測得到的信號(hào)進(jìn)行降噪[1]等預(yù)處理 提取有效信號(hào) 圖 1 是精工機(jī)床主軸振動(dòng)信號(hào)預(yù)處理后的主軸振動(dòng)信號(hào)相空間重構(gòu)相空間重構(gòu)[2]是混沌時(shí)間序列判定和預(yù)測的基礎(chǔ) 作為分析時(shí)間序列混沌特性的一種重要方法 它通過單一的系統(tǒng)輸出時(shí)間序列來構(gòu)造一組表征原系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的坐標(biāo)分量 從而近似地恢復(fù)系統(tǒng)的混沌吸引子 在數(shù)值計(jì)算過程中 首先必須根據(jù)獲得的單變量時(shí)間序列計(jì)算相空間重構(gòu)的時(shí)間延遲和嵌入維數(shù) 并進(jìn)行相空間重構(gòu) 即通過單一系統(tǒng)輸出時(shí)間序列來構(gòu)造一組表征原系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的坐標(biāo)分量 從而近似恢復(fù)系統(tǒng)的混沌吸引子 相空間重構(gòu)建立了時(shí)間序列波動(dòng)和動(dòng)力系統(tǒng)空間特征之間的橋梁 根據(jù)Takes等提出的相空間重構(gòu)理論 將傳感器采集到的 3000 個(gè)正常工況下精工機(jī)床主軸振動(dòng)數(shù)據(jù)記為一個(gè)單變量時(shí)間序列 X1,X2,…X3000將其嵌入到m維相空間 時(shí)間延遲為T為了重構(gòu)一個(gè)合適的相空間 必須選取恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲T和嵌入維數(shù)m采用互信息法和 Cao 法進(jìn)行時(shí)間延遲T和嵌入維數(shù)m的計(jì)算2.1 用互信息法求時(shí)間延遲互信息法[3]是估計(jì)重構(gòu)相空間延遲時(shí)間的一種有效方法 取互信息函數(shù)的第一個(gè)極小值點(diǎn)為延遲時(shí)間T計(jì)算求得互信息時(shí)間函數(shù)如圖 2 所示 從圖中可看出 互信息第一次取極小值的時(shí)間為 4 所以T=4 為精工機(jī)床主軸相空間重構(gòu)的時(shí)間延遲2.2 Cao 法估計(jì)嵌入維數(shù)mCao 方法[4]即改進(jìn)的虛假鄰近點(diǎn)法 通過 Cao 方法可以畫出E1 (m )和E2(m)隨嵌入維數(shù)增加的曲線圖如圖 3 所示從圖 3 可以看出E2 (m)不是恒為 1 所以該序列不是隨機(jī)序列當(dāng)m>4 時(shí)E1 (m)逐漸停止變化或變化很小 所以取相空間嵌入維數(shù)去m=5精工機(jī)床主軸振動(dòng)數(shù)據(jù)******Lyapunov指數(shù)估計(jì)由計(jì)算出的時(shí)間延遲T=4 和嵌入維數(shù)m=5 由Takes定理對(duì)精工機(jī)床主軸正常工況下振動(dòng)時(shí)間序列進(jìn)行相空間重構(gòu)后 即可采用小數(shù)據(jù)量法[5]對(duì)其****** Lyapunov 指數(shù)進(jìn)行計(jì)算 計(jì)算得到****** Lyapunov 指數(shù)值為 0.2111 說明主軸振動(dòng)信號(hào)具有混沌特性 精工機(jī)床是個(gè)混沌系統(tǒng)結(jié)論 通過對(duì)精工機(jī)床主軸的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行向空間重構(gòu)選取恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲 和嵌入維數(shù)m計(jì)算得到振動(dòng)信號(hào)的******Lyapunov 指數(shù)大于 0 驗(yàn)證了精工機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的混沌特性 這為后續(xù)應(yīng)用混沌理論對(duì)對(duì)精工機(jī)床進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和趨勢預(yù)測奠定了基礎(chǔ)具有較強(qiáng)的使用價(jià)值 本文由海天精工文章整理發(fā)表，文章來自網(wǎng)絡(luò)僅參考學(xué)習(xí)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任。http://www.puliou.cn/