基于深度迁移学习的轴承故障诊断算法研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yinxiaomei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
机械设备运行状态监测对于保障其安全可靠运行至关重要,轴承作为旋转机械设备的核心部件,一旦发生故障,会造成严重的影响。因此,轴承故障诊断方法研究受到了越来越多的重视。近年来,基于深度学习的智能故障诊断方法发展迅速,然而,大多数现有的工作在假设数据分布不变的情况下表现良好,当数据分布发生变化时,性能会急剧下降。为了提高轴承数据分布发生变化时的故障诊断性能,本文利用深度迁移学习方法围绕轴承智能故障诊断中的故障特征提取、领域自适应方法等内容展开了相关研究。本文工作主要包括如下四个部分:(1)为了更好的从原始一维振动信号中提取故障特征,从而提升轴承故障诊断性能,在一维卷积神经网络(One Dimensional Convolutional Neural Network,1DCNN)的基础上,融合多尺度卷积和注意力机制,用于轴承的故障诊断。该方法直接将一维原始振动数据作为输入,多尺度卷积层提升1DCNN提取不同尺度特征的能力,注意力模块使模型更加关注部分有效特征,从而增强模型特征提取能力。通过在单一负载以及不同负载的轴承故障数据集上开展对比实验,验证了所提方法的有效性。(2)为了提升不同负载下的轴承故障诊断准确率以及故障诊断模型的抗噪声能力,提出了一种基于多尺度胶囊注意力网络和联合分布最优传输(Multi-Scale Capsule Attention Network and Joint Distributed Optimal Transport,MSCAN-JDOT)的迁移学习方法,用于不同负载下的轴承故障诊断。多尺度胶囊注意力网络提高特征学习能力和抗噪声性能,可以更好地提取故障特征;联合分布最优传输对齐不同负载下故障数据的特征分布。通过不同负载下的故障诊断实验证明了所提方法的有效性;另外,在不同的噪声环境下进行了故障诊断实验,验证了模型的抗噪声能力。(3)针对单一领域自适应方法不能兼顾对齐不同分布下故障数据特征和实现良好的故障诊断性能的问题,设计了一种融合最大均值差异(Maximum Mean Discrepancy,MMD)和领域对抗神经网络(Domain Adversarial Neural Network,DANN)的领域自适应方法。MMD具有较好的特征对齐效果,但故障诊断准确率较低;DANN具有较高的故障诊断准确率,但是特征对齐效果较差。融合两种方法的领域自适应可以结合两种方法的优势,在提高特征对齐效果的同时,保证较高的故障诊断准确率。(4)智能故障诊断模型通常需要大量训练数据,而实际情况下故障诊断数据量通常较少且类别不平衡。针对该问题,提出了 一种基于胶囊特征构造图卷积网络(Capsule Feature Constructing Graph Convolution Network,CFCGCN)的轴承故障诊断算法。首先使用胶囊网络提取故障数据的胶囊特征,利用胶囊特征构造关联图,然后使用图卷积网络提取特征,在不同负载下使用融合MMD和DANN的领域自适应方法对齐特征,最后对故障特征进行分类。通过在不同负载下的故障诊断实验,验证了所提方法的有效性。
其他文献
模拟电路是众多电子产品的重要组成部分,其工作状态对产品的整体性能具有巨大的影响。与数字电路不同,由于模拟元件存在容差,所以模拟电路的正常状态和早期故障状态之间的差异性较小。同时,与正常状态相比,模拟电路的早期故障数据相对较少。因此,早期故障诊断一直是模拟电路故障诊断领域中的难点。为了提高模拟电路早期故障诊断的精度,本文从以下几个方面进行了研究。(1)为了从有限的故障样本数据中提取尽可能多的有效特征
学位
近年来,在机器人相关技术的大力发展下,机器人已经进入人类的日常生活,不只局限在工厂中。随着应用场景的多变,单机器人的使用已不再能够满足实际需求。双臂或多臂机器人协同控制作为未来的一个重要的研究方向,极具研究价值与意义。抓取物体是机械臂的主要应用,而双臂之间协作抓取则是一个相对较难实现的操作。当前,通过对机器人的运动学模型进行精确地建模,可实现机器人末端夹持器到空间基底坐标的转换,进而使用传统的控制
学位
随着中国经济的快速发展,中国与世界各国的往来日益频繁,政府外宣工作的重要性进一步凸显。作为中国政府外宣工作的主体,外交部记者会备受国内外的广泛关注,其在代表中国政府传达重大外交政策、塑造国家形象、维护国家利益方面发挥着重要作用。外交部记者会正式、严谨、信息量大、目的性强、敏感度高、意义重大。该实践报告以中国外交部部长王毅十三届全国人大二次会议记者会上的答记者问为口译实践素材。该记者问持续时间长、信
学位
随着改革开放向纵深发展,国内各行业都经历了快速发展阶段。作为国民经济的血液,金融行业内部改革不断深化,市场开放程度逐年提高。其中,金融行业的支柱,银行业在近十年始终维持着较快地发展势头,取得了举世瞩目的成就。但纵观国内外,我国的银行业也在面临着严重的外部竞争以及利率市场化的双重压力和挑战。在瞬息万变的市场环境中,商业银行的经营策略也一直在动态调整中,全行业的电子化、智能化程度日益提高,将会挤占银行
学位
听力理解是学生从各种英语语料中获取信息的重要途径,也是《大学英语课程教学要求》(2007版)提出的五种必备的英语运用能力之一。研究表明,听力理解是主动接受信息与处理信息的活动,听力策略的使用可以帮助学习者更好地完成这一活动。因此,有效的听力策略训练对增强学习者的听力理解有着积极影响,然而,训练对不同场认知风格的学习者产生的效果仍有待研究。本研究的目的是确定非英语专业学生的场认知风格分布情况,并对他
学位
把CO2通过化学过程转化为有附加值的化工产品可以实现CO2的资源化利用,同时减缓温室效应。其中通过环氧化合物与CO2的结合来制备环状碳酸酯是一种原子经济的反应,在反应过程中几乎不会产生副产物。环状碳酸酯在工业上用途广泛、需求量大。均相催化剂虽然可以针对该反应展示出较好的催化性能,不过均相催化剂的分离问题和回收再利用问题使得其难以大规模应用。因此,非常有必要设计出具有高催化性能的异相催化剂。论文的主
学位
太阳射电尖峰具有寿命短、频带窄的特点,是迄今为止能观测到的最特殊的射电精细结构。太阳射电尖峰的观测数据能够反映太阳射电爆发时日冕中微小的能量释放及磁场小尺度变化等过程,其平均频带宽度还可以间接反映爆发源区的空间尺度大小。目前对于太阳射电尖峰事件的提取方法大多基于数据方法,不仅处理起来需要耗费较多的人力和时间成本,还可能存在漏检等问题。本文分别使用数据处理以及深度学习这两种自动化提取方法检测太阳射电
学位
随着国家利率市场化政策推进、互联网金融迅猛发展,移动支付业务兴起,国内银行面临更加复杂、更加严峻的经营发展环境,传统的银行业务和经营模式也受到越来越大的冲击。金融服务持续不断创新,形成前所未有的运营模式,银行业亟需从经营形态、发展模式等方面寻找突破点。社区银行由于自身具有的规模小、投入少、形式灵活等特点,围绕客群经营特点,提供具有针对性的产品和服务,并能够根据市场变化调整发展模式以降低经营成本,成
学位
S农商银行近几年来不良贷款率持续上升,多项监管指标持续下滑,资产质量日益堪忧,面对S农商银行此现状,明确其不良贷款的具体形成原因并从银行自身能力范围内寻求解决问题的相关措施,对于S农商银行的生存发展具有重要的价值。为降低S农商银行不良贷款率,进一步有效的防控信贷业务风险,针对不同职级、不同环境、不同条件下的客户经理在贷前调查、贷中审查以及贷后管理等信贷业务流程中的行为,通过S农商银行自身可支配的内
学位
近年来火星探测已成为各国深空探测热门之一。火星和地球的表面环境差异巨大,火星大气稀薄、宇宙辐射强、电离程度高且尘暴事件(尘旋风和沙尘暴)频发。火星沙尘现象导致火星全球大气放电并产生瞬态强电场。火星大气独特的成分、气压及高电离度给火星大气电场探测、电场仪的设计、标定带来了挑战。测量火星大气电场具有重要科学意义。火星大气电场促进了火星氧化性环境的形成。模型分析表明火星电场促进了火星大气中的某些UV(紫
学位