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前言：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)也在向著高精度方向發(fā)展。高精度是機(jī)械產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的主要因素，特別是生產(chǎn)制造機(jī)械。伴隨超精密產(chǎn)品的誕生，對(duì)加工中心的加工精度要求也會(huì)越來越高。通常情況下，CNC加工中心運(yùn)行過程中產(chǎn)生的誤差包括以下幾個(gè)部分：（1)加工中心熱變形產(chǎn)生的誤差；（2)切削力產(chǎn)生的誤差；（3)刀具磨損產(chǎn)生的誤差；（4)加工中心定位誤差等等。在加工中心運(yùn)行所產(chǎn)生的多種誤差中，機(jī)床的熱誤差是占據(jù)主導(dǎo)地位^[1]，大約占總誤差的70%。因此，必須盡快降低加工中心熱誤差的影響，提高機(jī)械零部件的生產(chǎn)精度。

當(dāng)前，主要是通過兩種方法減小加工中心熱誤差的影響，分別為誤差防止法和誤差補(bǔ)償法^[2]。誤差防止法受到經(jīng)濟(jì)條件的約束，應(yīng)用相對(duì)較少。誤差補(bǔ)償法通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正，成本較低?因此，許多研究人員對(duì)加工中心熱誤差補(bǔ)償法進(jìn)行了深入的研究。例如:文獻(xiàn)[3-4]基于動(dòng)態(tài)自適應(yīng)加權(quán)最小二乘支持矢量機(jī)的方法構(gòu)建加工中心熱誤差預(yù)測(cè)模型。采用動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)方法，對(duì)建模選擇的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)熱誤差變量得到權(quán)重系數(shù)，最終確定最小二乘法支持矢量機(jī)加工中心的熱誤差預(yù)測(cè)模型。該方法建模精度較高，優(yōu)于傳統(tǒng)的最小二乘法。文獻(xiàn)[5-7]基于神經(jīng)模糊控制理論的建模方法創(chuàng)建加工中心熱誤差模型，將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法與徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比結(jié)果顯示，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法精度更髙，預(yù)測(cè)性能較好。文獻(xiàn)[8-9]研究了CNC加工中心熱誤差補(bǔ)償分布滯后模型，通過模糊聚類法選擇出測(cè)量加工中心溫度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而擬合成分布滯后預(yù)測(cè)模型，并且與多元線性回歸模型進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，在同等條件下，分布滯后模型預(yù)測(cè)精度較高。以往研究的加工中心熱誤差預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)精度雖然提高，但是比較繁瑣，需要測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)較多。對(duì)此，本文采用自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)的模糊C均值聚類法，對(duì)加工中心運(yùn)動(dòng)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，選擇出最優(yōu)的溫度數(shù)據(jù)。引入灰色理論系統(tǒng)創(chuàng)建熱誤差預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本文創(chuàng)建的熱誤差模型進(jìn)行驗(yàn)證，并與其它預(yù)測(cè)模型進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，本文所創(chuàng)建的加工中心熱誤差預(yù)測(cè)模型不僅需要的溫度數(shù)椐較少，而且熱誤差補(bǔ)償后誤差明顯減小，加工精度較高。

1自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)1.1 ANFIS 結(jié)構(gòu)

ANFIS結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)模型有五個(gè)層面，每個(gè)層面均包括了由節(jié)點(diǎn)函數(shù)定義的諸多節(jié)點(diǎn)。方框表示自適應(yīng)可調(diào)參數(shù)的節(jié)點(diǎn)集，圓圈表示模型中固定參數(shù)的節(jié)點(diǎn)集。在ANFIS簡(jiǎn)化模型中，定義了兩個(gè)輸人變量（和r₂)以及一個(gè)輸出變量n熱漂移）。

在第一層面中:輸入變量通過隸屬度函數(shù)（MF)轉(zhuǎn)化為一個(gè)模糊集，其中自適應(yīng)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)函數(shù)^[^w^]為

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結(jié)束語：

本文采用了自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)和灰色理論研究了CNC加工中心熱誤差的預(yù)測(cè)模型。分析了自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和模糊C均值聚類法，根據(jù)灰色理論創(chuàng)建熱誤差預(yù)測(cè)模型。通過模糊C均值聚類法篩選溫度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定出最佳溫度測(cè)量數(shù)據(jù)，溫度傳感器從76個(gè)減少到5個(gè)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本文預(yù)測(cè)模型，并且與其它預(yù)測(cè)模型方法進(jìn)行對(duì)比。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，本文預(yù)測(cè)熱誤差經(jīng)過補(bǔ)償后所產(chǎn)生的最大誤差在5 pm以內(nèi)，其他方法預(yù)測(cè)熱誤差經(jīng)過補(bǔ)償后所產(chǎn)生的最大誤差在10 pm以內(nèi)。自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)的模糊C均值聚類法耦合灰色理論創(chuàng)建的CNC加工中心熱誤差預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)精度較高，為加工中心運(yùn)行的熱誤差補(bǔ)償提供了參考依據(jù)。

伯特利數(shù)控是一家集銷售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機(jī)、石墨機(jī)、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省東莞市，目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務(wù)！

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自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)和灰色理論的加工中心熱謨差補(bǔ)償

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