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數(shù)控加工中心是數(shù)字控制加工中心的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化加工中心，廣泛運(yùn)用于各種行業(yè)的生產(chǎn)加工中。隨著制造系統(tǒng)的規(guī)模與結(jié)構(gòu)性復(fù)雜性迅速增長(zhǎng)，數(shù)控加工中心控制系統(tǒng)也面臨著越來(lái)越多的故障問(wèn)題。一旦數(shù)控加工中心出現(xiàn)故障，就將影響加工的效率和準(zhǔn)確度。

針對(duì)數(shù)控加工中心的故障診斷問(wèn)題^11]，學(xué)界已經(jīng)開(kāi)展了卓有成效的研究工作。文獻(xiàn)[2?3]采用了故障樹(shù)分析方法，對(duì)數(shù)控加工中心的故障進(jìn)行診斷。但在構(gòu)建故障樹(shù)時(shí)的工作量相當(dāng)繁重，難度也較大，不能夠及時(shí)判斷并解決故障問(wèn)題。文獻(xiàn)[4]采用了粗糙集和證據(jù)理論的研究方法，提出了一種智能故障診斷方法。但該方法過(guò)分依賴(lài)自身知識(shí)庫(kù)，且對(duì)數(shù)據(jù)噪聲過(guò)分敏感。文獻(xiàn)[5,6]則采用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分析方法，模仿人類(lèi)專(zhuān)家的聯(lián)想和直覺(jué)，為數(shù)控加工中心故障診斷提供了一條新的路徑。然而其理論尚未完善，目前還不能夠達(dá)到人類(lèi)專(zhuān)家的水準(zhǔn)，因此該方法可靠性較低。

然而在數(shù)控加工中心可能出現(xiàn)的故障^[7'^8]中，由限位傳感器等引起的故障是最致命的，有可能導(dǎo)致整個(gè)加工中心的破壞，甚至更加嚴(yán)重的后果。數(shù)控加工中心所進(jìn)行的任何工作，都必須在確保安全的條件下進(jìn)行，因此保證數(shù)控加工中心每一軸限位傳感器的正常工作是首要任務(wù)。而？<5時(shí)網(wǎng)^[9]是研究離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的一種很重要的工具，一些學(xué)者™就運(yùn)用了 Petri網(wǎng)對(duì)柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析^[1^112],而數(shù)控加工中心是柔性制造系統(tǒng)中的一部分，因此將Petri網(wǎng)理論與數(shù)控加工中心控制系統(tǒng)相結(jié)合，能夠簡(jiǎn)潔、深刻的刻畫(huà)出數(shù)控加工中心控制系統(tǒng)各個(gè)部分的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。

為此，本文首先根據(jù)數(shù)控加工中心各單元之間的運(yùn)行邏輯和動(dòng)態(tài)特性，采用分塊建模的思想，建立數(shù)控加工中心控制系統(tǒng)的Petri網(wǎng)模型；然后根據(jù)各故障類(lèi)型的行為特征，采用不可觀變遷模擬故障，獲得該系統(tǒng)的故障Petxi網(wǎng)模型；最后提出相應(yīng)的故障診斷算法，來(lái)判斷數(shù)控加工中心是否發(fā)生的故障，并推理出發(fā)生故障的元件。并且全文中以一個(gè)四軸聯(lián)動(dòng)橋式切割機(jī)為例子，將文章中的方法加以使用和驗(yàn)證。與文獻(xiàn)[2?3]相比，本文中采用構(gòu)建標(biāo)簽Petri網(wǎng)模型的方法，對(duì)系統(tǒng)中所有信號(hào)貼上標(biāo)簽，通過(guò)觀察標(biāo)簽序列來(lái)判斷是否有故障發(fā)生；與文獻(xiàn)[7?8]相比，本文針對(duì)所有由傳感器信號(hào)引起的故障類(lèi)型，采用不可觀測(cè)變遷模擬故障，建立了故障Petri網(wǎng)模型，最終根據(jù)該模型得到了相應(yīng)的故障診斷算法；而與文獻(xiàn)[11?1.2]對(duì)比，本文對(duì)數(shù)控加工中心控制系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)工作單元進(jìn)行建模，能準(zhǔn)確判斷發(fā)生故障的元件。

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結(jié)束語(yǔ)：

本文首先對(duì)數(shù)控加工中心控制系統(tǒng)進(jìn)行了 Petri網(wǎng)建模，然后針對(duì)該系統(tǒng)可能由傳感器所引起的故障類(lèi)型，添加故障變遷，從而獲得了該系統(tǒng)的故障Petri網(wǎng)模型，并再利用該系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)，針對(duì)這些故障類(lèi)型提出了相應(yīng)的故障診斷方法，從而能夠判斷系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因。考慮到已有相應(yīng)的故障診斷算法，因此在接下來(lái)的研究中可以通過(guò)編寫(xiě)相應(yīng)的上位機(jī)軟件，使其不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控加工中心的狀態(tài)，還能在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)正確的判斷故障的原因，并給出相應(yīng)的解決方案。

數(shù)控加工中心控制系統(tǒng)的Petri網(wǎng)故障診斷方法

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