故障诊断技术是保证数控机床安全可靠运行、提高用户服务质量的重要手段之一。国内外相关研究机构在数控机床故障诊断方面展开了广泛的研究，在数控系统自诊断和PLC技术等方面取得了很大进展。但是由于传统数控系统的封闭性，仅通过自身的诊断机制检测电气状态，或者依靠操作人员和排故人员的主观经验判断故障，无法获取并分析影响加工质量的主轴或进给系统的载荷信号，也无法为远程机床用户提供在线的诊断维修服务。先进传感器技术和网络化技术的发展为该问题提供了解决思路，其通过振动、噪声、温度等传感器采集机床关键零部件运行状态信号进行智能化分析，实现故障的在线监控、诊断与预测，并为机床用户提供远程维修维护指导。在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项的若干课题中，已将数控机床的远程状态监控、智能化故障诊断与预警、基于状态的维修列为重要研究内容。各大数控系统、机床厂商及相关研究机构也围绕数控机床性能评估、机械设备诊断和维修等方面开展了相关标准的制定工作。　　因此，论文基于现有的开放式数控系统软硬件基础和先进传感器网络技术，开展面向开放式数控系统的智能故障诊断技术的研究与应用。针对数控机床故障特点及网络化智能故障诊断服务需求，设计并开发通用智能故障诊断系统，研究智能故障诊断方法，提高状态同步监控、故障自适应分析与诊断的能力。在此基础上，针对数控机床典型渐变性机械故障进一步研究智能故障预测方法，提高故障动态预测和预知性维修能力。针对网络化故障诊断中信息交互的规范性和安全性需求，研究安全访问控制机制，以提高用户服务质量。论文主要研究内容如下:　　1.开放式数控系统智能故障诊断平台的研究与开发。　　数控机床故障源分散、故障表征信息种类繁多，而其自身故障诊断机制缺乏对机床载荷信息检测与诊断的能力，不能适应机床加工环境的变化以及故障的动态建模，也无法为机床用户提供在线诊断维修服务。因此，在现有蓝天数控系统开放式控制总线体系结构和实时操作系统的软硬件基础上，本文开展智能故障诊断平台的研究与开发工作。针对数控机床典型故障特点，设计三级协同故障诊断体系结构，建立智能故障诊断信息体系，采用开放式故障建模方法和动静态联合诊断推理策略，开发通用数控装备智能故障诊断系统，实现状态同步监控、通用故障建模与信息管理、动静态联合故障诊断、图形化定位诊断、风险评估等核心功能。通过系统在数控机床故障诊断过程中的实际运行，验证了该系统的有效性。　　2.基于自适应误差修正的概率神经网络研究及其在故障诊断中的应用。　　现有智能故障诊断方法时效性和准确性受机床运行、加工环境影响颇大，网络泛化能力和自适应能力不足。因此，针对数控机床对故障诊断模型的需求，借助人工神经网络在故障模式识别领域的优势，本文提出一种基于自适应误差修正模型的概率神经网络故障诊断方法。针对概率神经网络由于未考虑模式间交错影响而导致判决界面有偏的问题，在概率神经网络基础上设计自适应误差修正模型，通过对同类别错误分类样本进行自适应聚类并批量修正的过程，实现判决界面的重新规划。通过双螺旋分类问题和IRIS分类问题，验证本文所提方法相对于已有方法在分类准确率、模型泛化能力和分类实时性方面的优越性。通过将本文所提方法应用于数控机床故障诊断领域，验证了该方法的可行性和有效性。　　3.基于动态置信度匹配的故障预测方法研究与应用。　　数控机床故障特征具有开放性和传递性，现有故障预测方法主要集中于单一零部件的故障预测，在系统整体层级上故障关联考虑不足、权重分配不当、多故障特征参量综合分析不成熟。因此，针对数控机床对故障预测模型的需求，本文提出一种基于动态置信度匹配的故障预测方法。约简故障先兆表征参数，设计参数与故障相对关联程度，定义故障先兆状态序列，基于小波分析和自适应误差修正概率神经网络构建故障先兆判定模型，设计动态置信度匹配算法融合各故障先兆参数的状态匹配结果，预测故障发生的概率及时间。通过将本文所提方法应用于数控机床故障预测领域，验证了该方法相对于已有方法的可行性和有效性。　　4.面向网络化故障诊断的安全访问控制机制研究与应用。　　数控装备智能故障诊断系统为远程专家会诊提供信息共享的平台，但地理上分散的网络节点软硬件配置不同，存在信息异构的问题，同时，不同节点用户对系统的访问需求和访问权限不同，存在敏感信息泄漏的问题。因此，针对网络化故障诊断过程中资源共享和安全访问的需求，本文采用XML技术规范监控诊断所需信息，并基于此设计一套安全访问控制机制。首先提出一种用户验证策略，综合采用基于角色的IP判定、优先级判定、动态时限判定等方法来确定用户的合法性和用户访问规则，防止非法用户窃取敏感数据，实现信息安全的系统级访问控制。然后，针对XMLSchema封装的监控诊断信息，设计不同访问限定集合标识节点访问权限，针对特定用户权限生成对应的安全视图，并基于此提出一种安全视图查询重写方法，防止合法用户访问权限外的敏感数据，实现信息安全的资源级访问控制。将本文所提机制应用于数控装备智能故障诊断系统中，验证了该机制的可行性和有效性。