基于隐马尔科夫模型机床轴承热误差状态表征.pdfVIP

2012年 9月 机床与液压 Sep．2012 第40卷 第 17期 MACHINET0OL ＆ HYDRAUUCS Vo1．40No．17 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．17．009 基于隐马尔科夫模型的机床轴承热误差状态表征 谢锋云 (华东交通大学机 电工程学院，江西南昌330013) 摘要：热误差对工件精度有重大影响。引入HMM对机床轴承热误差表征进行实测研究，通过测量轴承的温度以及轴 承的热误差，并划分相应状态，研究其相关性，建立相应的HMM，并对 HMM中相应算法进行了实例计算。HMM优化后， 用易于观测的温度信号表征难于观测的热误差。结果表明，该方法表征的热误差状态与实际测量的热误差状态一致。 关键词：HMM；温度；热误差；机床 中图分类号：TH161．5 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2012)17—031—4 A Characterizati0nofThermalErrorforM achineToolsBearingBasedonHMM XIE Fengyun (SchoolofMechanicalandElectronicalEngineering，EastChinaJiaotongUniversity， NanchangJiangxi330013，China) Abstract：Theworkingaccuracyofmachinetoolsisdecisivelyaffectedbythermalerror．HMM wasintroducedtomakeactual measurementresearchtothemr alerrorofmachinetoolbearing．Thetemperatureandthemr alerr0lrofbearingweremeasuredandthe statesweredivided．A correspondingHMM wasestablished，andexamplecalculationsbycorrespondingalgorihtmsofHMM werecal- riedout．AfterHMM wasoptimized，thermalerrordifficulttoobservecanbecharacterizedbytemperaturesignal easytoobserve．The resultsshowthatthethemr al errorstatecharacterizedbythismethodisconsistentwiht measureone． Keywords：HMM ；Temperature ；Themr alerror ；Machinetools 在机床加工中，热误差对加工工件精度有重大的 的热误差 ，与更多历史数据结合，还能对轴承热误差 影响，相比其他误差对基础加工精度影响而言，如J 进行预测。 PEKLENIK等学者就提 出，热误差 的影响 比例为 1 隐马尔科夫模型基本理论与算法 40％～70％ 。因此 ，要提高工件的加工精度 ，必须 一 个 HMM通 常记为 A：(Ⅳ， ，仃，A，B)， 对机床的热误差作深入的研究。由于热误差的直接测 其中：Ⅳ表示模型的隐状态数 目；M为可能的观测数 量非常困难 ，近年来，一些学者通过有限元、神经网 目；7r表示初始状态概率矩阵；A为状态转移概率矩 络及多元线性回归法等对热误差建模 、热误差补偿及 阵，A中的每个元素 o表示从状态 i转移到状态 的 热变形预测进行了研究 ，但对热误差表征这一基 概率 ，a=P{q… =JsIq：S}，1≤ ，J≤Ⅳ；B表 础问题的研究很少。