[发明专利]一种基于摩擦辨识的数控机床健康状态监测方法及装置

权利要求书

1.一种基于摩擦辨识的数控机床健康状态监测方法，其特征在于，包括：

S1：建立机床各进给轴的摩擦参数计算模型；

S2：采集所述机床各进给轴在当前运行状态下，基于不同速度进行匀速运动时各进给轴电机的负载电流和转速；根据所述负载电流和转速，以及所述机床各进给轴的摩擦参数计算模型，计算得到所述机床各进给轴的当前摩擦参数；

S3：将所述机床各进给轴的当前摩擦参数与所述机床在健康状态下运行时所述机床各进给轴的健康摩擦参数分别进行比较，若所述机床的任一进给轴的当前摩擦参数与其健康摩擦参数不同，则确认所述机床发生故障；

其中，所述健康摩擦参数根据所述机床在健康状态下基于不同速度进行匀速运动时各进给轴电机的负载电流和转速，以及所述机床各进给轴的摩擦参数计算模型计算得到。

2.如权利要求1所述的基于摩擦辨识的数控机床健康状态监测方法，其特征在于，所述摩擦参数计算模型为：

库伦摩擦模型、Stribeck摩擦模型、LuGre摩擦模型中的至少一种。

3.如权利要求2所述的基于摩擦辨识的数控机床健康状态监测方法，其特征在于，当所述摩擦参数计算模型为Stribeck摩擦模型时，所述根据所述负载电流和转速，以及所述机床各进给轴的摩擦参数计算模型，计算得到所述机床各进给轴的当前摩擦参数，所采用的公式具体为：

其中，v为电机转速，F_c为库伦摩擦力，F_s为最大静摩擦力，v_s为Stribeck速度，F_v为阻尼系数，F_c、F_s、v_s和F_v为机床各进给轴的摩擦参数；F_f为摩擦力，T_f＝K_tI，T_f为机床各进给轴在匀速运动状态下的负载转矩，K_t为电机转矩常数，I为负载电流，h为丝杆导程。

4.如权利要求1所述的基于摩擦辨识的数控机床健康状态监测方法，其特征在于，所述若所述机床的任一进给轴的当前摩擦参数与其健康摩擦参数不同，则确认所述机床发生故障，包括：

若所述机床的任一进给轴的当前摩擦参数与其健康摩擦参数不同，且与所述健康摩擦参数相比，所述当前摩擦参数的变化幅度大于预设阈值，则确认所述机床发生故障。

5.如权利要求1所述的基于摩擦辨识的数控机床健康状态监测方法，其特征在于，所述故障为机床传动系统故障。

6.如权利要求1所述的基于摩擦辨识的数控机床健康状态监测方法，其特征在于，所述机床各进给轴的健康摩擦参数预先存储在机床摩擦参数知识库中。

7.一种基于摩擦辨识的数控机床健康状态监测装置，其特征在于，包括：

模型建立模块，用于机床各进给轴的摩擦参数计算模型；

采集模块，用于采集所述机床各进给轴在当前运行状态下，基于不同速度进行匀速运动时各进给轴电机的负载电流和转速；

处理模块，用于根据所述负载电流和转速，以及所述机床各进给轴的摩擦参数计算模型，计算得到所述机床各进给轴的当前摩擦参数；

判断模块，用于将所述机床各进给轴的当前摩擦参数与所述机床在健康状态下运行时所述机床各进给轴的健康摩擦参数分别进行比较，若所述机床的任一进给轴的当前摩擦参数与其健康摩擦参数不同，则确认所述机床发生故障；

其中，所述健康摩擦参数根据所述机床在健康状态下基于不同速度进行匀速运动时各进给轴电机的负载电流和转速，以及所述机床各进给轴的摩擦参数计算模型计算得到。