本文選題：數(shù)控車床 + 分層故障傳播有向圖��； 參考：《吉林大學》2017年碩士論文

【摘要】：數(shù)控車床是集機、電、液于一體的復雜系統(tǒng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性導致其故障存在著傳播性、層次性、并發(fā)性等特征。機床運行故障是系統(tǒng)組件獨立故障和級聯(lián)故障共同作用的結(jié)果,若不能及時阻斷級聯(lián)故障傳播,便會因系統(tǒng)的規(guī)模效應波及其余組件、以致整機癱瘓。級聯(lián)故障的傳播與組件間故障傳播模型結(jié)構(gòu)性指標、組件自身可靠性水平和環(huán)境載荷沖擊等因素密切相關。故障傳播機理分析是故障診斷與健康維護的根本保障,是設備關鍵智能基礎共性技術之一,因此,進行數(shù)控車床故障傳播機理研究對于實現(xiàn)制造裝備智能化具有重要意義。本文以吉林省自然科學基金為依托,以國產(chǎn)某型數(shù)控車床為研究對象,依據(jù)故障機理分析,基于多指標定義故障傳播強度以表征故障傳播行為,結(jié)合分層故障傳播有向圖模型,提出一種關鍵組件節(jié)點、關鍵故障傳播路徑的識別方法,從微觀到宏觀、定性到定量研究數(shù)控車床故障傳播擴散行為,主要內(nèi)容如下:(1)數(shù)控車床系統(tǒng)故障傳播模型構(gòu)建�；跀�(shù)控車床故障機理分析,應用有向圖理論構(gòu)造故障傳播有向圖模型,借助矩陣工具、集成DEMATEL(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)/ISM(Interpretative Structural Modeling)方法將故障傳播有向圖模型分層重構(gòu),得到初始分層故障傳播有向圖模型,實現(xiàn)了系統(tǒng)層級劃分,描述了故障的分步擴散過程。增設虛節(jié)點確定數(shù)控車床系統(tǒng)分層故障傳播有向圖模型,用于最終關鍵路徑識別。(2)故障傳播模型結(jié)構(gòu)性指標評估。首先,依據(jù)初始分層故障傳播有向圖模型,計算各邊介數(shù)以衡量各有向邊的負荷量;其次,基于故障機理分析獲得的直接影響矩陣,計算修正的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣,引入PageRank算法評估系統(tǒng)組件節(jié)點故障影響度,為系統(tǒng)故障源定位提供依據(jù)。結(jié)合初始分層故障傳播有向圖模型,進而評估各有向邊故障影響度,實現(xiàn)系統(tǒng)組件間故障影響能力的定量評估。有向邊故障影響度、邊介數(shù)影響故障傳播行為,視為關鍵路徑識別原則的重要組成部分。(3)數(shù)控車床系統(tǒng)關鍵故障傳播路徑識別。依據(jù)數(shù)控車床故障信息合理評估故障傳播模型中組件節(jié)點故障概率,提出基于組件節(jié)點故障影響度與故障概率乘積值定位系統(tǒng)故障源的方法。同時,組件節(jié)點故障概率結(jié)合故障傳播模型結(jié)構(gòu)性指標定義故障傳播強度作為關鍵路徑識別原則,結(jié)合系統(tǒng)分層故障傳播有向圖模型,搜索所有存在的故障傳播路徑,模擬故障分步擴散過程,識別各層級關鍵節(jié)點并確定關鍵故障傳播路徑。本文所提方法克服了現(xiàn)有方法多基于單一指標模擬故障傳播過程而產(chǎn)生的偏差,同時為系統(tǒng)故障診斷奠定基礎。
[Abstract]:CNC lathe is a complex system which integrates machine, electricity and liquid. The complexity of system structure leads to the characteristics of transmission, hierarchy, concurrency and so on. Machine tool operation fault is the result of independent fault and cascade fault of system components. If the cascade fault propagation can not be interrupted in time, the whole machine will be paralyzed because of the scale effect of the system. The propagation of cascaded faults is closely related to the structural index of fault propagation model between components, the reliability level of components themselves and the impact of environmental load. The analysis of fault propagation mechanism is the fundamental guarantee of fault diagnosis and health maintenance and one of the basic common technologies of key intelligence of equipment. Therefore, it is of great significance to study the fault propagation mechanism of NC lathe for the realization of intelligent manufacturing equipment. In this paper, based on Jilin Province Natural Science Foundation, a kind of CNC lathe made in China is taken as the research object, according to the fault mechanism analysis, the fault propagation intensity is defined based on multiple indexes to characterize the fault propagation behavior, and the hierarchical fault propagation directed graph model is combined. In this paper, a key component node and identification method of critical fault propagation path are proposed. From microscopic to macroscopic, qualitative to quantitative research on the behavior of fault propagation and diffusion of CNC lathe is carried out. The main contents are as follows: 1) Construction of fault propagation model of CNC lathe system. Based on the fault mechanism analysis of NC lathe, the directed graph model of fault propagation is constructed by using directed graph theory, and the fault propagation directed graph model is reconstructed layer by layer with the help of matrix tool and integrated DEMATEL(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)/ISM(Interpretative Structural modeling method. The initial hierarchical fault propagation directed graph model is obtained, and the hierarchical partition of the system is realized, and the step-by-step diffusion process of the fault is described. Virtual nodes are added to determine the hierarchical fault propagation directed graph model of CNC lathe system, which is used to evaluate the structural index of the ultimate critical path identification. Firstly, according to the initial hierarchical fault propagation directed graph model, the mediums of each side are calculated to measure the load of each directed edge; secondly, based on the direct influence matrix obtained by fault mechanism analysis, the modified state transition probability matrix is calculated. PageRank algorithm is introduced to evaluate the impact of system component node fault, which provides the basis for system fault source location. Combined with the initial hierarchical fault propagation directed graph model, the influence degree of each directed edge fault is evaluated, and the quantitative evaluation of fault impact ability between components of the system is realized. The influence degree of directed edge fault and the number of edge mediums affect the behavior of fault propagation, which is regarded as an important part of the principle of critical path identification. 3) the identification of critical fault propagation path of CNC lathe system. According to the fault information of NC lathe, the fault probability of component node in the fault propagation model is reasonably evaluated, and the method of locating the fault source of the system based on the product value of fault influence degree and fault probability of component node is presented. At the same time, the component node fault probability combined with the structural index of the fault propagation model defines the fault propagation intensity as the key path identification principle, combined with the hierarchical fault propagation directed graph model to search all existing fault propagation paths. The process of fault diffusion is simulated, the critical nodes are identified and the critical fault propagation path is determined. The method proposed in this paper overcomes the deviation caused by most of the existing methods based on a single index to simulate the fault propagation process, and lays a foundation for system fault diagnosis at the same time.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG519.1

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本文編號：1921862