數(shù)控機床電氣傳動部分故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計與運用

夏 球

（江蘇省靖江中等專業(yè)學(xué)校 江蘇 泰州 214500）

1 引言

對于數(shù)控機床這一系統(tǒng)而言，其本身具備復(fù)雜性的特點，其包含的內(nèi)容非常多，不但有液壓系統(tǒng)，還有機械裝置，不僅如此，還有軟件程序以及電氣控制部分等。在數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些故障，而發(fā)生故障的主要原因一般有以下幾點：（1）機械自身出現(xiàn)了損壞以及磨損和銹蝕情況；（2）元器件的使用時間過久，出現(xiàn)了老化情況，進(jìn)而發(fā)生失效問題；（3）插接元件或者是電氣元件本身出現(xiàn)了接觸不良的問題；（4）整體的工作環(huán)境發(fā)生了變化，比如溫度變化、流量波動等；（5）軟件本身的程序出現(xiàn)了被破壞的情況，或者是丟失的情況。

2 橫梁夾緊機構(gòu)工作原理

對于橫梁夾緊機構(gòu)而言，其實際的工作原理圖如圖1所示。該機構(gòu)在實際工作的過程中，首先第一點，在操作的過程中，就要將“點動”的方式采取進(jìn)來，進(jìn)而使后續(xù)的放松-移動-夾緊的全過程自動完成。其次就是要保證衡量夾緊機構(gòu)處于一種自動放松的狀態(tài)，而且在其達(dá)到了完全放松的狀態(tài)之后，夾緊電動機則會自動停止，而且在此之后，會對移動電視機進(jìn)行啟動，確保橫梁處于一種移動的狀態(tài)，與此同時，以該行程為依據(jù)進(jìn)行控制，此時，橫梁則會自動夾緊在立柱的上方。最后一點，以上下兩個方向為基礎(chǔ)，橫梁在其中移動時，移動的距離會受到很大程度的限制，而且在向上的過程中，不可以碰到上梁，在向下的過程中，不能碰到左右的側(cè)刀架。對于橫梁移動和夾緊結(jié)構(gòu)這兩者而言，其必須要處于一種相互連鎖的狀態(tài)，而且這兩者在工作的過程中，不可同時進(jìn)行；此外，對于衡量移動與主拖動而言，也必須要保證相互連鎖的狀態(tài)，而且這兩者在工作的過程中，不可同時進(jìn)行[1]。

圖1 橫梁夾緊機構(gòu)工作原理圖

3 診斷系統(tǒng)設(shè)計原理

3.1 系統(tǒng)原理

在對具體的故障進(jìn)行實際診斷的過程中，可以將一系列的指標(biāo)測試應(yīng)用到橫梁夾緊結(jié)構(gòu)的整體中來，對其是否存在故障問題進(jìn)行判斷。如果在測試的過程中，發(fā)現(xiàn)了故障，則要采取逐級測試的方式對這些模塊進(jìn)行測試，進(jìn)而將出現(xiàn)故障的模塊找出來，在找到故障模塊之后，就要進(jìn)入該模塊的內(nèi)部，給予相應(yīng)的測試，進(jìn)而進(jìn)行診斷，直到找出故障點為止。系統(tǒng)將指標(biāo)測試應(yīng)用于這些設(shè)備之中，將正確的推理機制借用進(jìn)來，以知識庫中的專家知識和經(jīng)驗為依據(jù)，進(jìn)而對設(shè)備的實際故障進(jìn)行診斷，根據(jù)實際的診斷結(jié)果，將相應(yīng)的解決方案提供出來。如圖2所示。

圖2 專家系統(tǒng)原理

3.2 設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

對于數(shù)控機床電氣傳動部分故障診斷專家系統(tǒng)而言，其實際的推理機制就是以確定知識的推理算法為主要的依據(jù)，也就是將產(chǎn)生或者規(guī)則的作為實際的依據(jù)，在人工質(zhì)量領(lǐng)域中，其屬于最為基本的一種算法。在該系統(tǒng)中，主要采取的技術(shù)就是正向推理技術(shù)，將規(guī)則的原因部分與當(dāng)前現(xiàn)場數(shù)據(jù)的征兆值全面結(jié)合匹配在一起，而且任何一步的推理結(jié)果，都要將其實時存入到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)之中，而且反復(fù)該過程，直到最后不產(chǎn)生新的匹配為止，最后就是以現(xiàn)場數(shù)據(jù)中的故障為依據(jù)，進(jìn)而對推理結(jié)果進(jìn)行實時的確定?；诖耍鸵獙ⅰ靶湃温省钡母拍钜脒M(jìn)來。

對事實也就是征兆進(jìn)行E1，E2，...，En的設(shè)定；對結(jié)論也就是故障，進(jìn)行H1,H2，...，Hm的設(shè)定。在實際的特性表之中，特性值P（Hi，Ej）（l≤i≤m，l≤j≤n,0≤P（Hi，Ej）≤1）表示故障Hi發(fā)生時，征兆Ej出現(xiàn)的拼讀。令NC（Hi，Ej，Hk）=P（Hi，Ej）@P（Hi，Ej）@@（1-P（Hi，Ej））；

稱為Ej出現(xiàn)時，則Hk對Hi的信度區(qū)分率。

其中@為非負(fù)減，而且實際的定義為：x@y=if x ≥y then x - y else 0；

對于@@而言，在這里其主要代表的含義就是負(fù)非減，而且實際的定義為x@@y=if x ≥y then x - y else；

同樣，NC（Hi，Ej，Hk）=（1-P（Hi，Ej）@P（Hi，Ej）@@P（Hi，Ej）），此時，Ej不出現(xiàn)，則為Hk對Hi的信度區(qū)分率。

在大部分的專家系統(tǒng)中，在實際設(shè)計的過程中，都會將信任率的模型大量應(yīng)用進(jìn)來。

3.3 故障診斷專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

圖3為故障診斷專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

圖3 故障診斷專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

4 診斷故障實例

以湖南某一機械廠為例，其C620-1型機床在全面投入使用之后，整體的運行情況經(jīng)常存在不穩(wěn)定的情況，將頻譜監(jiān)測方法全面引用進(jìn)來，之后，又將相應(yīng)的專家系統(tǒng)引用進(jìn)來，進(jìn)行實時的診斷，經(jīng)診斷發(fā)現(xiàn)，該機床內(nèi)部的減速器中，存在潤滑不良以及軸套損壞的問題，然后在第一時間進(jìn)行停機檢查，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，確實為該故障。

5 結(jié)語

綜上所述，本篇文章主要對數(shù)控機床電氣傳動部分故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計與運用進(jìn)行了深入的分析和探討。對于該故障診斷專家系統(tǒng)而言，首先就是故障的監(jiān)測。如果系統(tǒng)在實際運行的過程中，其內(nèi)部的主要功能指標(biāo)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了相應(yīng)期望的目標(biāo)范圍時，就可以以此斷定其發(fā)生了相應(yīng)的故障，而且根據(jù)實際的故障程度，將早期警報和緊急警報分別給出，如果是處于非常危急的情況下，則要進(jìn)行系統(tǒng)的強迫停機處理。