侦测加工的实现方法优化措施

3.2.2.1　侦测加工的数学表述

为实现加工过程的侦测，首先需要对加工过程进行描述，建立加工过程模型。加工过程模型的一般化表达式为

式中：M=［m1 m2 m3 …］T为加工过程中可观测的系统输出向量；E=［e1 e2 e3 …］T为加工过程的输入条件向量；f是输入条件到系统输出的映射关系，该映射关系是通过加工过程建模得到的。

激励增量：在加工过程中主动给输入条件向量E叠加一个激励增量ΔE，形成新的输入条件向量E+ΔE。激励增量向量为ΔE=［Δe1　Δe2　　Δe3　　…］T，其中各个元素的增量需要根据实际的侦测识别过程来确定。在实际的侦测识别过程中，激励增量向量ΔE中的元素可以部分为零。

系统响应：通过感知手段在线监测加工过程，分别获得激励前的系统输出向量M和激励后的系统输出向量M+ΔM。ΔM=［Δm1　Δm2　Δm3　　…］T，为系统的激励响应向量，该向量可以通过激励后与激励前系统输出的对比差异获得。

侦测过程：在真实的加工过程中，主动给输入条件向量叠加一个激励增量ΔE，形成新的输入条件向量E+ΔE，同时监测获取激励前工艺系统的输出向量M和激励后工艺系统的输出向量M+ΔM，得到工艺系统的输出响应。根据已经建立的加工过程模型，即输入条件到系统输出的映射关系f：E→M，构建系统的侦测响应方程。

侦测响应方程：在加工过程模型的基础上，将主动激励前的加工过程输入条件向量E、系统输出向量M和主动激励后的过程输入条件向量E+ΔE、系统输出向量M+ΔM分别代入加工过程模型得到的侦测响应方程。侦测响应方程的表达式为

时变工况在线识别：根据时变工况监测识别的具体需求，对方程组（3.2）进行在线求解，可以获得过程模型f：E→M中的模型系数。根据工况因素对模型系数的影响可以计算得到工艺系统当前的时变工况因素，从而实现时变工况因素的在线监测识别。

从加工过程的角度看，加工过程的侦测得到了主动激励前后工艺系统输出的对比，即工艺系统的侦测响应。在此基础上，可以进一步对加工过程进行在线分析。从数学模型的角度看，加工过程的侦测增加了加工过程模型中方程式的数量，使得本不可求解的不定方程转变为可以求解的恰定方程组或者超定方程组。在此基础上，通过求解方程组可以得到时变工况因素。

3.2.2.2　侦测加工的实现流程(www.xing528.com)

侦测加工过程可以划分为前期准备、在线侦测及后期处理三个阶段，其主要流程如图3.2所示。

（1）过程建模。对加工过程进行分析，根据需要识别的工况因素建立相关的加工过程模型，为侦测加工及响应方程的构建求解提供理论基础。

图3.2　侦测加工流程

（2）侦测规划。根据真实的零件加工过程及需要识别的工况因素制订侦测方案，包括主动激励的形式、过程监测的方法，以及侦测过程的硬件实现方案。

（3）过程监测。在真实的零件加工过程中，按照已经制订的过程监测方案，通过多种感知手段，对加工过程中的可观测量进行实时监测，获取加工过程的系统响应。

（4）主动激励。在真实的零件加工过程中，按照已经制订的主动激励形式，通过与数控系统通信来调控加工过程，对加工过程施加激励增量。

（5）响应处理。在侦测过程完成之后，对监测得到的侦测响应结果进行在线分析处理，根据加工过程模型构建侦测响应方程，并对响应方程进行初步求解。

（6）工况识别。通过工艺知识库匹配获取当前加工状态下时变工况因素对加工过程可观测量的影响关系，根据该影响关系以及侦测响应方程的初步求解结果计算识别当前的时变工况。