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基于盲源分离技术的切削过程监控

石新华  
【摘要】: 切削过程监控是现代切削加工系统向自动化、数字化及智能化发展亟待解决的关键问题之一。在众多的监测方法中,功率监控以其经济、简单及不影响切削过程等优点而成为切削监控中最具有前景的监控方法之一。然而,传感器检测到的功率信号,包含着大量的切削过程及非切削过程信息,如何得到监控所需要的目标信息一直是功率监控乃至整个切削过程监控亟待解决的关键问题。本文将盲源分离技术应用于功率监测信号,对铣削功率信号中存在的切削过程相关信息进行分离,研究工作对于切削过程监控中的信息提取技术具有理论和应用价值。 本文基于小波变换和独立分量分析提出了一种单通道信号盲源分离算法。首先在伪频率的基础上分析了小波尺度水平的选择原则,得出了铣削加工中功率信号小波尺度水平的选择策略。然后以不同小波尺度水平下的小波系数为一组混合信号(每一小波尺度水平下的小波系数都可以看作是由源信号混叠而成的混合信号),通过独立分量分析对这组信号进行分离。该算法能对单通道仿真混叠信号进行有效分离。论文最后探索了一组混叠严重的铣削功率信号的分离问题。利用本文提出的盲源分离算法可以将功率信号中有关切削过程的相关信息(如与主轴状态相关的源信号和与铣刀状态相关的源信号)进行分离。 本文研究表明,盲源分离技术可以对铣削功率信号进行分离。这不仅为切削过程监控带来了新的解决方案,同时对盲源分离技术的推广应用和发展具有重要的理论和现实意义。


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