小样本条件下轴承故障的DCGAN诊断方法

针对基于故障数据图像的诊断方法所需训练数据严重不足以及在小样本故障库条件下诊断准确率较低等问题,提出了一种基于深度卷积生成对抗网络（deep convolutional generative adversarial networks, 简称DCGAN）的扩充滚动轴承故障小样本库的方法,以丰富故障信息,在小样本故障库条件下提高故障诊断准确率。为了改善传统算法易产生的棋盘格效应,设计上采样卷积（up-sampling convolution, 简称USCONV）层,将传统DCGAN算法与双线性插值的上采样及卷积相结合,对故障数据小波变换图像进行训练学习,输出逼真的生成样本。该模型针对多种故障情况,在小样本故障库条件下能准确完善数据集,缓解过拟合等问题,提高了再诊断的准确性。实验结果表明,USCONV层对棋盘格问题有明显改善,小样本库扩充后诊断模型对包含多种故障情况的测试集识别率由91.67%提升至98.96%,证明了该方法的可行性和有效性。     

自适应辅助分类器生成式对抗网络样本生成模型及轴承故障诊断

故障样本获取困难导致的训练样本不均衡严重影响故障诊断模型的可用性及准确率,因此提出一种基于自适应辅助分类器生成式对抗网络的故障样本生成模型,通过度量判别器与生成器的相对性能自适应地调节生成器损失值,使训练收敛更快、生成数据质量更好。将所提方法、辅助分类器生成式对抗网络方法生成的数据,以及未经处理的试验原始数据作为BP分类模型的输入数据进行试验,结果表明所提方法生成数据训练的模型更优。所提方法与1D-CNN、e2e-LSTM、CFVS-SVM和FFT-CNN等方法的对比结果表明,所提方法的故障诊断准确率、信息处理时间均最优。     

基于深度卷积生成对抗网络的语音生成技术

提出了一种基于深度卷积生成对抗网络（Deep Convolutional Generative Adversarial Networks,DCGAN）的语音生成技术,通过大量学习语音库,能够自主生成全新的语音。生成式对抗网络是一种近年来大热的深度学习模型,其由一个判别网络（Discriminator,D）和一个生成网络（Generator,G）组成。使用Tensorflow作为学习框架,利用DCGAN模型对大量语音进行训练。在基本训练过程中,语音生成网络G的目标就是尽量生成真实的、接近自然的语音去欺骗语音判别网络D,而D的目标就是尽量把G生成的语音和真实的语音区分出来,语音生成网络努力生成的语音让判别网络认为是真实的语音,利用G和D构成动态＂博弈过程＂,最终生成接近原始学习内容的自然语音信号,实现语音的自动生成。     

基于1D-DCGAN和1D-CAE的小样本轴承故障跨域诊断方法

充足的故障样本是基于深度学习的故障诊断方法取得良好效果的保证。然而,数据不平衡是工业大数据的典型特征。为了减小智能诊断方法对样本数量的依赖,同时为了解决小样本下同种设备以及不同设备间的故障诊断问题,提出了一种基于一维卷积生成对抗网络(1D-DCGAN)与一维卷积自编码器(1D-CAE)的轴承故障诊断方法。首先,利用一维卷积层构建了1D-DCGAN网络,凭借其强大的数据生成能力扩充了故障数据集;然后,利用一维卷积层构建了1D-CAE网络,通过无监督学习的方式,有效地提取出了故障样本中的潜在特征,实现了对设备的故障诊断功能;基于迁移学习思想,通过对1D-CAE模型参数进行迁移,进一步地对小样本下的轴承故障进行了跨域诊断;最后,为验证基于1D-DCGAN和1D-CAE的轴承故障诊断方法的效果,采用了美国凯斯西储大学(CWRU)以及西安交通大学(XJTU)轴承数据集进行了实验。实验结果表明：基于1D-DCGAN和1D-CAE的方法明显优于其他对比模型,同种设备的故障识别精度达到了99.21%,不同设备之间的跨域故障识别精度达到了98.87%。研究结果表明：即使在样本数量较少的场景下,基于1D-...     

基于卷积神经网络的轴承精细化诊断技术研究

针对滚动轴承故障诊断问题,提出基于一维卷积神经网络的轴承精细化诊断方法,获得了网络的参数模型,可用于轴承的精细化诊断.首先对数据进行分解与重构,以剔除其中的噪声信号;其次将去噪信号分别作为一维卷积神经网络输入进行模型的训练,确定网络的参数模型;最后,以某实验室不同故障等级、不同故障类型的数据为分析对象,构建其网络参数模...     

基于WGAN-GP的轴承健康诊断方法

针对生产现场设备的故障数据有限,影响其健康诊断准确性的问题,结合振动信号的特点,设计一种改进梯度惩罚Wasserstein距离生成对抗网络的数据扩充方法。对故障信号进行快速傅里叶变换获得其频谱信号,将频谱信号作为网络的输入,由生成器产生生成信号,扩充不平衡的数据集。在轴承健康诊断实验中,该方法可以解决数据不平衡下的健康诊断问题,并与其他常用的数据扩充方法相对比,验证该方法的有效性。     

基于领域对抗网络的轴承故障诊断方法研究

在使用传统机器学习方法进行机械设备故障诊断过程中,因运行工况复杂多变无法满足测试数据和训练数据的同分布,导致模型诊断性能不高。针对这一问题,提出了一种基于领域对抗网络的设备变工况故障诊断方法。在卷积神经网络基础上,建立了包含特征提取器、故障分类器以及领域判别器的诊断模型,对测试与训练样本进行了分析处理,通过最小化故障分类器损失和最大化领域判别器损失,实现了对机械设备的故障诊断过程;通过在轴承试验台上进行了故障诊断模拟实验,将该方法诊断结果与其他故障诊断方法结果进行了对比,验证了该诊断模型对故障的识别能力。研究结果表明:该方法取得了96%以上的平均诊断准确率,在诊断过程中具有不受训练样本和测试样本差异影响的效果。     

基于VAE-MSGAN网络的复杂细节图像生成方法

生成式对抗网络被广泛应用于图像生成领域,但其在图像生成时模型不易收敛,导致生成图像的局部细节易出现背景模糊问题.将变分自动编码器与生成式对抗网络相结合,在两者图像生成方面优势相结合的基础上,引入多尺度判别器,提出了VAE-MSGAN网络模型.通过不同尺度的卷积核可以提取到更加丰富的特征信息,并通过加入批标准化(BN)层...     

基于改进一维残差网络的轴承故障诊断

针对现有一维卷积网络和残差网络在故障诊断方面的不足,本文将一维卷积网络与残差网络相结合,提出了一种基于改进一维残差网络的轴承故障诊断方法.该方法通过添加一条残差连接通道的方式,增加残差网络宽度,以学习更丰富的特征,提高故障诊断准确率.利用6种轴承状态对所提方法的分类效果进行了测试.实验结果表明,所提方法能直接利用振动信...     

基于生成对抗网络的产品色彩智能设计方法

针对产品色彩智能设计系统生成方案创新性不足的问题,提出一种应用生成对抗网络来实现产品色彩智能设计的方法。以市场调查获得的优秀产品色彩设计方案作为学习样本,通过训练建立产品色彩方案生成器;利用BP神经网络建立产品色彩设计方案评价器;运用生成器和评价器搭建产品色彩设计运行系统,获得符合意象需求的色彩设计方案。以纺织机械并条机色彩设计为例进行验证,试验结果表明该方法具有可行性与适用性。     

基于一维卷积神经网络的滚动轴承故障程度诊断

针对滚动轴承性能退化状态的识别问题,提出了基于一维卷积神经网络的故障诊断方法.以轴承原始振动信号为输入,利用一维卷积神经网络自适应学习特征和分类的能力,实现由数据到识别结果的"端到端"诊断,避免了人为因素的干扰.通过凯斯西储大学不同故障尺寸的滚动轴承故障数据(模拟不同故障程度)加以验证,所建立python-Keras深...     

基于增强迁移卷积神经网络的机械智能故障诊断

现有的基于深度迁移学习的智能诊断方法通常对源域和目标域特征对齐来减少两者分布差异,没有考虑源域类别决策边界对目标域特征匹配的影响,针对此不足,提出了一种增强迁移卷积神经网络(Enhanced transfer convolutional neural network,ETCNN)来改进机械设备在变工况下的诊断精度和泛化...     

Research on Rotating Machinery Fault Diagnosis Based on Improved Multi-target Domain Adversarial Network

Aiming at the problems of low efficiency,poor anti-noise and robustness of transfer learning model in intelligent fault diagnosis of rotating machinery,a new method of intelligent fault diagnosis of rotating machinery based on single source and multi-target domain adversarial network model(WDMACN) and Gram Angle Product field(GAPF) was proposed.Firstly,the original one-dimensional vibration signal is preprocessed using GAPF to generate the image data including all time series.Secondly,the residu...     

基于进化算法优化GAN的轴承故障诊断

针对滚动轴承故障诊断故障样本类别不平衡的问题,提出一种基于进化算法优化的条件生成对抗网络（evolutionary conditional generative adversarial nets, 简称ECGAN）故障诊断方法。首先,利用进化算法优化条件生成对抗网络中的生成器,使其在不同的损失函数下生成与原始样本分布相似的新样本,扩充数据集;其次,将生成的样本和原始样本输入判别器,提取出样本中有效的数据特征,判断输入样本的真假和类别;最后,通过对抗学习机制优化生成器和判别器,提高网络的故障识别能力。实验结果表明,在轴承故障样本数据类别不平衡的情况下,ECGAN模型具有较好的故障诊断性能。     

改进多线性主成分分析网络及其在滚动轴承故障诊断中的应用

针对实测滚动轴承振动信号通常存在噪声干扰,具有非线性和非平稳特性,而多线性主成分分析网络(MPCAnet)在处理复杂非平稳数据时存在非线性拟合能力差、特征聚类性一般的问题,通过引入核变换,提出了一种改进的多线性主成分分析网络,增大了训练样本间的差异度,进一步提高了MPCAnet在处理非线性数据时的泛化能力和分类精度.通...     

应用深度学习的生成对抗网络行星齿轮箱故障诊断技术研究

为了提高旋转机械传动系统的安全性和可靠性,降低维护维修费用,本文研究了一种少样本信息情况下的行星齿轮箱故障诊断方法。针对故障诊断模型建立中的样本不均衡问题,通过生成对抗网络(GAN)的对抗学习机制,实现对振动信号的特征提取。训练生成器学习原始故障样本的分布特点,产生补充的故障数据样本,进而建立更加精确的GAN故障诊断模型。通过实验平台采集多种工况下的故障样本,进行故障诊断模型训练,实验表明在诊断样本信息不足的情况下,GAN故障诊断模型可以有效提高诊断精度。     

基于卷积神经网络的微电机装配故障诊断研究

针对微电机装配质量控制水平低、产线故障发现不及时且难以做出最佳决策等问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的微电机装配故障诊断方法.该方法将实时采集的微电机装配过程质量特性数据绘制出控制图,采用数值转化为图像的数据预处理方法实现CNN对控制图异常模式的识别,最后通过控制图异常模式向故障映射的方法完成故障诊断.基于该方...     

基于改进标准化EMD的滚动轴承故障诊断方法

基于传统的标准化经验模态分解方法在实际应用中存在没有考虑插值误差的影响、停机准则过于苛刻和计算得到的瞬时幅值不光滑带有毛刺等不足,提出了改进方法,并运用该方法对实际的轴承振动信号进行处理。结果表明:该方法可以有效提取滚动轴承故障特征频率,提高了轴承故障诊断的准确性。     

基于卷积神经网络的装备故障诊断系统研究

为解决某装备在强电磁干扰和灰尘、潮湿等恶劣环境下的数据采集、故障诊断与排除难题,设计了基于无线传感网络的分布式传感器数据采集与故障诊断系统技术方案,构建了以军用级SM5X500无线数传模块为核心的无线传感网络.故障诊断软件采用了卷积神经网络与虚拟仪器相结合的故障诊断设计方案,在决策层层面上利用信息融合技术进行诊断结果融合,获得可信度更高的故障诊断输出结果.为工程装备的现场检测诊断提供了一种新的技术手段,通过采集的5种液压系统故障数据进行验证,结果显示该算法程序具有较好的灵活性、鲁棒性,故障诊断准确率较高,平均准确率可达97.31％.