基于多通道一维卷积双向门控循环网络轴承故障诊断

针对于一维卷积神经网络使用单卷积核可能出现特征丢失,特征提取不充分,无法利用时间序列信息,以及Softmax无法进一步提升诊断准确率等问题。提出一种多通道一维卷积双向门控循环网络的深度学习算法。首先,设计一个3通道的一维卷积神经网络进行不同尺寸的故障特征提取;其次,引入双向门控循环单元挖掘特征信号中的动态时间序列关系;最后,采用支持向量机替换传统卷积神经网络中常用的Softmax进行故障分类,进一步提升诊断的准确率。实验证明,该方法将故障诊断的准确率提升至99.8%。通过与其他方法的对比,证明了该方法有着更高的准确率和更好的鲁棒性。     

改进一维卷积神经网络与双向门控循环单元的轴承故障诊断研究

针对传统智能故障诊断依赖于人工经验进行特征提取和传统卷积神经网络(Convolutional neural networks, CNN)参数过多、训练量过大且无法充分利用时间序列信息的缺点,提出一种基于改进一维卷积神经网络与双向门控循环单元的深度学习新算法。首先,该方法利用一维卷积神经网络自提取能力进行特征提取,同时设计了一个全局均值池化层替换传统卷积神经网络的全连接层,减少参数数量;其次,引入双向门控循环单元学习特征信号中的时间序列关系;最后,通过支持向量机替换传统CNN中的Softmax层进行故障分类,进一步提高诊断的准确率。实验表明,该方法将诊断的准确率提升至99.8%,并且加快了诊断的速度。通过与其他方法的对比,证明了该方法有着更高的准确率,更快的诊断速度,更好的鲁棒性。     

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...     

卷积神经网络与混沌理论在滚动轴承故障诊断中的应用

为解决传统方法在判断轴承所处故障类型中因信号非线性强导致误判与错判,基于混沌理论,采用相空间重构法(Phase Space Reconstruction,PSR)还原系统动力学特性,通过卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)学习并提取混沌序列中有效非线性信息,提出PSR-CNN智能...     

残差卷积自编码网络无监督迁移轴承故障诊断

深度学习类轴承故障智能诊断研究中,一般会假设训练数据与测试数据同分布且典型故障样本充足,而实际工况复杂多变,难以获得大量标签数据。将残差学习引入卷积自编码,并结合迁移学习,提出了基于残差卷积自编码无监督域自适应迁移的故障诊断方法。堆叠一维卷积自编码进行特征提取,通过残差学习避免过拟合,提高学习效率;融合多层多核概率分布适配来约束网络学习域不变特征;实现了基于无监督域自适应迁移学习的故障诊断,并获得了较高准确率的识别结果。采用凯斯西储大学轴承数据集进行验证,结果证明了所提出方法的有效性,此外还对主要参数及其影响进行了探讨并给出了对比结果。     

基于改进卷积生成对抗网络的少样本轴承智能诊断方法

轴承样本较少会使模型学习不充分,导致诊断准确性不高。为解决这一问题,构建了一种改进的卷积生成对抗网络,借助生成对抗网络的数据生成能力和改进深层卷积网络的特征提取能力,提高复杂工况下少样本轴承故障诊断准确性。首先,构建了一种深度卷积对抗生成网络,通过生成器和判别器的对抗学习挖掘真实数据的深层特征,用以生成相似的模拟数据,以弥补少样本的不足;其次,将密集块与扩容卷积引入卷积神经网络中,从深度和广度两个方面提升网络的学习能力,挖掘多类别数据中细微差距,增强复杂数据的故障特征提取性能;最后,采用定工况和变转速两种少样本轴承数据进行方法验证与对比分析,结果表明新构建的对抗网络在少样本、含噪声等复杂情形下仍然具有较高的诊断准确率。     

基于深度卷积神经网络模型和XGBoost算法的齿轮箱故障诊断研究

针对齿轮箱的复合故障诊断问题,将深度卷积神经网络(Deep Convolutional Neural Network,DCNN)与XGBoost(e Xtreme Gradient Boosting)算法相结合,建立故障诊断模型。首先,利用深度卷积神经网络自适应提取原始振动加速度信号的特征矩阵。其次,将所得到的特征矩阵作为输入数据,运用网格调参法对XGBoost算法进行参数调整,得到XGBoost模型。最后,作为训练数据训练XGBoost模型,得到DCNN-XGBoost齿轮箱故障诊断模型。为了验证该模型的有效性和XGBoost算法的优越性,与DCNN-BP神经网络、DCNN-随机森林和DCNN-支持向量机三种模型作对比分析,并且对DCNN所得特征矩阵和人工提取的特征矩阵进行t-SNE可视化降维分析。结果表明,DCNN获得的特征矩阵可视化的效果优于人工提取的特征矩阵,并且随机森林的稳定性不如XGBoost算法,和BP神经网络相比,XGBoost算法在防止过拟合方面有一定的优势,SVM与DCNN的结合有其局限性,最后DCNN-XGBoost模型的诊断正确率和时间优于其他模型。     

基于卷积稀疏表示及等距映射的轴承故障诊断

针对卷积稀疏表示(convolution sparse representation,简称CSR)在轴承故障脉冲提取过程中过于依赖惩罚因子的缺点,提出了一种基于卷积稀疏表示、希尔伯特变换(Hilbert transform,简称HT)以及流形学习降维相结合的轴承故障诊断方法。首先,通过在不同惩罚因子下的CSR提取不同稀疏特征的脉冲;其次,针对提取的一系列脉冲进行希尔伯特变换,构造脉冲包络空间;最后,利用等距映射(isometric feature mapping,简称Isomap)流形学习算法对脉冲包络空间求解低维本征包络,以实现故障诊断。通过仿真数据以及台架实验数据验证表明:基于CSRHT-Isomap算法的轮对轴承故障诊断方法可以很好地提取轴承内圈及滚动体故障特征,通过与基于聚合经验模态分解和小波包变换的包络空间算法进行比较,证明该方法在提取本征包络、强化本征包络谱以及放大故障特征频率的谐波数方面具备较大优势。     

基于改进谱峭度与一维卷积神经网络的轴承故障诊断

由于轴承所处工况的复杂性,其振动信号中包含了各种噪声和干扰,导致传统信号处理方法效果不理想.因此,很多研究将信号处理方法与神经网络相结合对故障进行诊断,卷积神经网络(CNN)因其对图像具有独特的特征提取能力而被引入故障诊断领域.而通过信号处理构造的图像可能存在信息冗余问题,将信息冗余图像直接作为网络输入会增加其复杂度....     

基于EMD二值化图像和CNN的滚动轴承故障诊断

针对传统故障诊断方法识别准确率低、泛化能力差,而基于深度学习的故障诊断普遍存在需要海量训练数据的问题,提出了一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)与卷积神经网络(convolutional neural networks,简称CNN)的滚动轴承智能故障诊断方法.首先...     

运用小波包峭度包络的滚动轴承故障诊断

根据滚动轴承振动信号的性质,提出了一种基于小波包系数、峭度最大值原则及包络谱分析的滚动轴承故障自动诊断方法.首先,用小波包将信号分解到不同的频段上,再对不同频段的小波包系数计算其峭度值;然后,根据峭度值最大原则,自动确定由轴承缺陷所引起的共振频率所在的频带;最后,对该频带的小波包系数进行包络谱分析,以确定故障频率.此方法能够提高滚动轴承故障诊断的可靠性和便捷性.     

结合CNN和LSTM的滚动轴承剩余使用寿命预测方法

针对滚动轴承存在性能退化渐变故障和突发故障两种模式下的剩余使用寿命(remaining useful life,简称RUL)预测困难的问题,提出一种结合卷积神经网络(convolution neural networks,简称CNN)和长短时记忆(long short term memory,简称LSTM)神经网络的滚...     

基于小波和深度小波自编码器的轴承故障诊断

针对滚动轴承故障严重程度与复合故障难以准确识别的问题,提出了一个基于提升双树复小波包(Lifting Dual-Tree Complex Wavelet Packet,LDTCWP)和深度小波自编码器(Deep WaveletAuto-Encoder,DWAE)的轴承故障诊断方法。首先,使用迁移学习扩展目标数据量;其次,对轴承振动数据进行3层提升双数复小波包分解,分别计算各子频带信号的样本熵、排列熵和能量矩,作为初始特征向量;最后,将初始特征向量输入DWAE,进行二次特征提取并实现故障诊断。实验结果表明,该方法能有效地对滚动轴承进行多种故障类型和多种故障程度的识别,与传统机器学习方法相比,在目标数据较少的情况下也具有较强的泛化能力、特征提取能力和识别能力。     

全矢深度学习在轴承故障诊断中的应用

为了应对日趋庞杂的故障监测系统数据,针对单通道信号存在的信息遗漏以及传统智能诊断手工提取特征的复杂性和不通用性,提出了全矢深度学习滚动轴承智能诊断方法。首先,用全矢谱融合双通道的振动信号,得到全矢融合后的主振矢数据,克服了单通道振动信号信息不完整的缺点;然后,在此基础上构建全矢深度神经网络,结合稀疏编码和去噪编码算法,自适应地提取故障特征。最后,使用反向传播算法进行网络参数整体微调。试验结果表明,该方法能够自适应地提取更为有效的故障特征,提高了故障诊断准确率和稳定性,改善了传统方法的复杂流程。     

小波包能量与CNN相结合的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障种类繁多,故障信号特征不明显的问题,提出了一种小波包能量与卷积神经网络相结合的滚动轴承故障判别方法.首先对原始振动信号进行小波包分解,其次求取分解后各个子带信号的能量,归一化后得到一组特征向量,最后将该特征向量作为卷积神经网络的输入,进而判断输入信号所对应的故障类型.为验证所提方法的有效性和优越性,采用美国凯斯西储大学轴承数据集,将所提出的方法与另外两种故障诊断算法进行对比.在不同工况情况下的对比试验结果表明,小波包能量特征提取方法,能够有效提取出原始信号故障特征.相较于常见的卷积神经网络的故障诊断方法,所提方法能够有效提高故障识别准确率,且速度快、稳定性好.     

CEEMD与卷积神经网络特征提取的故障诊断方法研究

轴承动力学行为具有非线性的特点,导致其振动信号特征与运行状态之间存在较强的非线性关系;且振动信号的特征提取与选择往往需要大量的先验知识,导致特征的设计难以准确反映不同的运行状态。针对以上问题,提出一种基于互补集合经验模态分解(Complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)与卷积神经网络(Convolutional neural networks,CNN)的特征提取方法,从振动信号时频图中自适应提取其敏感特征,反映设备运行状态。首先采用CEEMD算法分解得到振动信号的固有模态函数(Intrinsic mode function,IMF)分量,构造各个IMF时频图,并采用CNN提取时频图的特征;然后,将提取到的特征与小波包分频带能量值相结合,组建特征指标向量,用于构建轴承故障诊断模型。将该方法应用于不同负载、不同故障深度的轴承试验中,结果表明该方法能够在多种工况下有效地提高故障识别率。     

基于MWT和CNN的滚动轴承智能复合故障诊断方法

提出一种基于多小波变换(MWT)和卷积神经网络(CNN)的滚动轴承智能复合故障诊断方法。对滚动轴承的振动信号进行去除后处理的MWT,得到相应的多小波系数分支;用所得多小波系数分支构造特征图,建立CNN分类器组模型,以实现滚动轴承复合故障的智能诊断。基于人工轴承故障数据集进行了实验研究,同时对诊断方法作了优化改进,即对振动信号进行MWT,用所得多小波系数矩阵构造特征图,建立CNN分类器模型,并进行了对比实验研究。结果表明,该方法能有效识别滚动轴承的复合故障,改进的方法能有效提高故障识别率,降低训练成本。     

结合频谱聚类与经验小波的轴承故障诊断方法

实测轴承振动信号就有非平稳、非线性特征,因此,对该类信号的分析需要进行解调得到特征频率,在众多解调法中包络分析是最为常用的方法;为了使解调结果更加清晰,常在解调前进行滤波,达到滤除干扰成分可有效提升解调的效果.经验小波变换提供了基于频带划分的小波滤波框架,划分后频带可滤除部分干扰信号,突出故障信号.对此,受箱型图和...     

全矢RNN的轴承故障诊断研究

本文提出了一种基于全矢谱的RNN故障诊断方法.RNN是为了在保证在时序信息上能够提取出轴承的特征信息,并且根据全寿命周期的时序信息得到轴承的退化过程,并根据退化特征对于轴承故障信号进行分类.全矢谱技术利用同源双通道故障信息的完备性,并在此基础上,结合循环神经网络的网络特性,取代手工提取故障特征.经过试验结果验证了全矢循...