針對(duì)傳統(tǒng)熱誤差預(yù)測(cè)中忽略了機(jī)床歷史累積溫度狀態(tài)與機(jī)床熱誤差之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,提出一種基于長(zhǎng)短期記憶（LSTM）循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控機(jī)床熱誤差預(yù)測(cè)方法。LSTM循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以有效利用機(jī)床當(dāng)前時(shí)刻和歷史時(shí)刻的溫升數(shù)據(jù)來(lái)表征更加符合機(jī)床熱變形機(jī)制的熱誤差。以一臺(tái)精密臥式加工中心為例,首先進(jìn)行熱誤差實(shí)驗(yàn),然后利用模糊c均值（FCM）聚類算法從20個(gè)溫度點(diǎn)中篩選出4個(gè)關(guān)鍵溫度點(diǎn),再以其溫升數(shù)據(jù)為輸入熱誤差數(shù)據(jù)為輸出建立LSTM循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)熱誤差預(yù)測(cè)模型。最后,在不同工況下與傳統(tǒng)熱誤差預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)性能對(duì)比分析,結(jié)果表明所提熱誤差預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)精度最高提高約52%,具有更加優(yōu)越的預(yù)測(cè)精度和泛化性能。 

【文章來(lái)源】：儀器儀表學(xué)報(bào). 2020,41(09)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

LSTM循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)

為了驗(yàn)證了所提基于LSTM循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)熱誤差預(yù)測(cè)方法的有效性和優(yōu)越性,選用某型精密臥式加工中心進(jìn)行熱態(tài)特性實(shí)驗(yàn)并用于實(shí)際熱誤差預(yù)測(cè)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需同時(shí)測(cè)量其運(yùn)行過(guò)程中的溫升數(shù)據(jù)和熱誤差數(shù)據(jù)。使用3個(gè)高精度電容式位移傳感器測(cè)量主軸軸向熱伸長(zhǎng)和徑向熱漂移,以準(zhǔn)確獲取主軸熱誤差數(shù)據(jù),如圖2所示。采用20通道的Fluke2 638 A溫度采集器和20個(gè)分辨率為0.1℃的PT100溫度傳感器獲取機(jī)床各部位的溫度數(shù)據(jù),這些溫度傳感器主要分布在加工中心的主軸、主軸箱、立柱、床身、工作臺(tái)等位置,具體如表1和圖3所示。表1 溫度傳感器測(cè)量位置Table 1 Temperature sensor measurement locations 溫度測(cè)點(diǎn)位置 傳感器編號(hào) 主軸 T1～T10 主軸箱 T11、T12、T13 立柱 T14、T15、T16 床身 T17、T18 工作臺(tái) T19 環(huán)境溫度 T20

表1 溫度傳感器測(cè)量位置Table 1 Temperature sensor measurement locations 溫度測(cè)點(diǎn)位置 傳感器編號(hào) 主軸 T1～T10 主軸箱 T11、T12、T13 立柱 T14、T15、T16 床身 T17、T18 工作臺(tái) T19 環(huán)境溫度 T20為了最大程度模擬機(jī)床在實(shí)際加工中的主軸速度變化情況,一共進(jìn)行了3組熱誤差實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每間隔1 min記錄一次溫度和熱誤差數(shù)據(jù)。第一組實(shí)驗(yàn):機(jī)床從冷態(tài)開(kāi)始按如圖4所示的主軸速度譜連續(xù)空載運(yùn)行6 h,記作S0=速度譜。第二組實(shí)驗(yàn):機(jī)床從冷態(tài)開(kāi)始以主軸轉(zhuǎn)速2 000 rpm連續(xù)空載運(yùn)行6 h,記作S1=2 000 r/min。第三組實(shí)驗(yàn):機(jī)床從冷態(tài)開(kāi)始以主軸轉(zhuǎn)速4 000 rpm連續(xù)空載運(yùn)行6 h,記作S2=4 000 r/min。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3357601