基于双谱奇异值分解的刀具磨损识别方法.pdf

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1、2013年9月机床与液压Sep．2013第4l卷第17期MACHINETO0L&HYDRAUUCSVo】．41No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．17．013基于双谱奇异值分解的刀具磨损识别方法关山，刘桂祥(1．东北电力大学机械工程学院，吉林吉林132012；2．安徽宏源铁塔有限公司，安徽合肥230601)摘要：针对刀具磨损声发射信号的非线性、非平稳特性，提出一种基于双谱奇异值分解的刀具磨损特征提取方法。对刀具不同磨损阶段的声发射信号进行双谱分析，构造初始

2、特征向量矩阵，然后对初始特征向量矩阵进行奇异值分解，计算奇异谱，将奇异谱作为刀具磨损特征向量，利用最小二乘支持向量机对刀具磨损状态进行识别。实验结果表明：所提取的特征可以很好地反映刀具的磨损状态，最小二乘支持向量机更适于在小样本下实现刀具磨损状态的识别，与神经网络识别方法相比具有更高的识别率。关键词：刀具磨损状态监测；双谱分析；奇异值分解；最小二乘支持向量机中图分类号：TH165文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)17—047—6IdentificationMethodforTo

3、olWearBasedonBispectrumSingularValueDecompositionGUANShan．LIUGuixiang(1．SchoolofMechanicalEngineering，NortheastDianliUniversity，JilinJilin132012，China；2．AnhuiHongyuanTowerCo．，Ltd，HefeiAnhui230601，China)Abstract：Inviewofthenonlinearandnon—stationarycha

4、racteristicsofacousticemissionsignaloftoolweal"，afeatureextractionmethodbasedonbispectrumsingularvaluedecompositionwasproposed．Thebispectrumanalysismethodwasusedtodecomposethecollectedacousticemissionsignalsthatreflectingthedifferenttoolwearstage．thei

5、nitialfeaturevectormatrixwasconstructed．Thenu—singinitialfeaturevectormatrix，thesingularspectrumwascalculatedbythemethodofsingularvaluedecomposition．Leastsquaressupportvectormachine(LS—SVM)wasselectedtoidentifythetoolswearstate．Theidentificationresult

6、showsthatthebispectrumlea—turecanbetterreflectthetoolwearstate．LS—SVMiseficient，feasibleandsuperiortoneuralnetwork，andithasahigheridentifica—tionrate．Keywords：Toolwearconditionmonitoring；Bispectrumanalysis；Singularvaluedecomposition；Leastsquaressuppor

7、tvectormachine金属切削过程中产生的声发射信号，其来源较献。试验目的是研究刀具磨损量与切削速度、进给多，加之被切削材料材质的不均匀，使得声发射信量、切削深度之间的关系。由于切削速度对刀具寿命号表现为较强的非线性、非平稳特征，尤其在刀具发的影响最大，如果将实验所选用的切削速度(140～生磨损或颤振时，这种非线性特征更加突出。高阶谱1250r／min)进行统一考虑，虽然在后续的数据处理是分析非平稳、非高斯信号的有力工具，双谱是高阶中采用了去均值及归一化处理，但是在刀具磨损分谱分析的一个特例

8、，它是三阶累积量的二维Fourier类，尤其在刀具磨损量预测中会产生较大的误差，因变换，双谱不但可以有效地检测信号幅值，还可以提此，根据切削速度相近的原则，设计了3组正交实供信号的相位信息。均值为零的高斯过程，其三阶累验，各组的切削速度如表1所示。积量、双谱均为零，因此双谱分析法能很好地消除高表1各组正交实验所选用的切削速度r／min斯噪声，从实际信号中提取有用的信息。近年来双谱分析法在机械设备故障诊断中已中取得广泛的应用，并逐渐应用于刀具磨损检测。1刀具磨损试验刀具磨损试验系统和