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自监督学习结合对抗迁移的跨工况轴承故障诊断
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作者 温江涛 刘仲雨 +1 位作者 孙洁娣 时培明 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期1360-1369,共10页
轴承智能故障诊断应用中,由于实际工况复杂多变,极难获得足够的真实故障数据,且目标域和源域信号存在较大差异,导致深度模型的跨工况迁移识别也出现特征提取及分类困难、模型泛化性弱。考虑到目标域存在大量无标签数据,引入无监督思想,... 轴承智能故障诊断应用中,由于实际工况复杂多变,极难获得足够的真实故障数据,且目标域和源域信号存在较大差异,导致深度模型的跨工况迁移识别也出现特征提取及分类困难、模型泛化性弱。考虑到目标域存在大量无标签数据,引入无监督思想,提出基于自监督学习结合对抗迁移的改进方法。首先根据信号本身特点创建辅助任务,对大量无标签数据学习,建立源域与目标域故障类别之间的内在联系;再通过对抗域适应和联合最大平均差异将源域知识迁移到目标域中,结合辅助任务优化两域差异,最终实现目标域准确的故障分类。用2个公开的轴承数据集上验证了所提方法的性能,实验结果表明,所提方法的故障诊断识别准确率在多数情况下均高于98%。 展开更多
关键词 轴承故障诊断 自监督学习 跨工况 对抗迁移
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基于GADF融合RDSAN的跨工况轴承故障诊断
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作者 瞿红春 韩松钰 +3 位作者 贾柏谊 马文博 詹亦宏 台合泽 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第7期182-187,共6页
针对在不同工况下获取到的滚动轴承振动数据特征分布存在差异,以及由于存在噪声而导致故障特征不明显的问题,提出了一种融合格拉姆角差场(GADF)与残差深度子领域自适应(RDSAN)模型的跨工况轴承故障诊断方法。首先,为充分利用GADF在故障... 针对在不同工况下获取到的滚动轴承振动数据特征分布存在差异,以及由于存在噪声而导致故障特征不明显的问题,提出了一种融合格拉姆角差场(GADF)与残差深度子领域自适应(RDSAN)模型的跨工况轴承故障诊断方法。首先,为充分利用GADF在故障特征差异化显示上的优势,利用GADF来生成滚动轴承一维振动时域信号对应的图像数据集;其次,将数据集输入RDSAN模型,其中使用由改进图像集预训练的ResNet-18网络结构进行源域与目标域通用特征的进一步提取,并引入局部最大均值差异(LMMD)计算匹配条件分布距离进行子领域自适应;最后,在添加0.5 dB高斯白噪声的CWRU滚动轴承数据集上进行跨工况试验验证,结果表明所提方法的平均诊断精度达到96.8%;将所提出的方法与不同的诊断方法进行比较分析,结果验证了该方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 跨工况 格拉姆角差场 子领域自适应
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基于CNN-BILSTM深度学习模型的跨工况锂电池SOC估计
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作者 雷文博 耿灿欣 +2 位作者 邹晔 姚忠冉 周礼缘 《中国新技术新产品》 2024年第1期4-7,共4页
为提高新能源汽车锂电池跨工况下SOC(State of Charge,SOC)的预测精度以提升其运行可靠性,针对不同工况下的锂电池特征,笔者提出了一种深度学习预测模型。该模型基于卷积神经网络(CNN)和双向长短期记忆网络(BILSTM),对跨工况锂电池SOC... 为提高新能源汽车锂电池跨工况下SOC(State of Charge,SOC)的预测精度以提升其运行可靠性,针对不同工况下的锂电池特征,笔者提出了一种深度学习预测模型。该模型基于卷积神经网络(CNN)和双向长短期记忆网络(BILSTM),对跨工况锂电池SOC进行估计。笔者采集了锂电池在不同工况下的温度、电流、电压和SOC等数据。然后,构建了CNN-BILSTM深度学习模型,并在联邦城市运行工况(Federal Urban Driving Schedule,FUDS)工况下进行训练测试。将该方法应用于动态应力测试工况(Dynamic Stress Test,DST)下,进行跨工况SOC估计。试验结果表明,本文提出的CNN-BILSTM模型能够有效预测锂电池的SOC值,在跨工况下也显示出良好的预测性能和较强的泛化能力。 展开更多
关键词 深度学习 CNN BILSTM 跨工况 锂电池SOC
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深度嵌入度量学习的机械跨工况故障识别方法 被引量:1
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作者 韩特 刘超 +3 位作者 沈长青 史红梅 司瑾 蒋东翔 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期565-573,共9页
传统数据驱动的机械装备故障诊断方法依赖目标工况下的完备数据,而装备实际运行工况复杂多变,难以预测,且数据获取困难。针对上述问题,提出了一种深度嵌入度量网络(Deep Embedding Metric Network, DEMN)的机械跨工况故障识别方法,该方... 传统数据驱动的机械装备故障诊断方法依赖目标工况下的完备数据,而装备实际运行工况复杂多变,难以预测,且数据获取困难。针对上述问题,提出了一种深度嵌入度量网络(Deep Embedding Metric Network, DEMN)的机械跨工况故障识别方法,该方法利用装备在已知工况下的数据学习鲁棒特征表示,建立适用于未知工况场景下的泛化智能故障识别模型。基于多尺度卷积神经网络(Multiscale Convolutional Neural Network, MCNN)获取故障信号的深度嵌入特征;用度量学习方法引导判别性特征学习,构建特征嵌入空间下的三元组损失(Triplet Loss, TL);利用粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO)对间隔参数进行寻优。所提方法有效缩小装备健康状态类内距离、扩大类间距离,降低工况变化对健康状态映射关系的影响。实验结果表明,该方法在齿轮箱跨工况故障诊断实验中表现出良好的识别精度与泛化性能。 展开更多
关键词 故障诊断 齿轮箱 卷积神经网络 度量学习 跨工况
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基于子结构最优传输的跨工况轴承故障诊断方法 被引量:4
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作者 朱良玉 崔倩文 +1 位作者 胡超凡 何水龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期273-280,332,共9页
针对不同工况条件下轴承振动数据分布不一致、源领域与目标领域自适应过程中适配不足或过度适配的难题,提出一种基于子结构最优传输的跨工况轴承故障诊断方法。通过小波变换提取轴承振动数据中的故障特征,构建故障样本集;再对源领域及... 针对不同工况条件下轴承振动数据分布不一致、源领域与目标领域自适应过程中适配不足或过度适配的难题,提出一种基于子结构最优传输的跨工况轴承故障诊断方法。通过小波变换提取轴承振动数据中的故障特征,构建故障样本集;再对源领域及目标领域轴承故障样本集进行聚类,生成源领域与目标领域故障样本数据的子结构,并自适应的对源领域数据子结构赋予不同权重,目标领域数据子结构赋予相同权重,完成对源领域数据子结构的映射;利用映射的源领域数据子结构及其所对应的标签,训练支持向量机模型并通过训练后的模型实现对目标工况轴承的故障诊断。将所提方法在机械综合故障模拟试验平台及凯斯西储大学轴承数据集上进行验证,并与传统机器学习及其他迁移学习方法进行对比,试验结果表明该方法的有效性与优越性。 展开更多
关键词 故障诊断 子结构级匹配 迁移学习 跨工况
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基于IFOA-TCA的跨工况轴承故障诊断 被引量:1
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作者 朱良玉 陶林 +1 位作者 胡超凡 何水龙 《轴承》 北大核心 2023年第4期73-79,共7页
为解决不同工况下轴承振动数据分布不一致且目标工况轴承诊断数据不足的难题,提出一种采用改进果蝇优化算法(IFOA)优化主题相关性分析(TCA)的跨工况轴承故障诊断方法。首先,通过联合混合模型挖掘源域与目标域轴承故障样本数据中的共有... 为解决不同工况下轴承振动数据分布不一致且目标工况轴承诊断数据不足的难题,提出一种采用改进果蝇优化算法(IFOA)优化主题相关性分析(TCA)的跨工况轴承故障诊断方法。首先,通过联合混合模型挖掘源域与目标域轴承故障样本数据中的共有主题与领域独有主题;其次,以共有主题为桥梁,映射领域独有主题并共同构建一个新的特征空间;然后,选用逻辑回归模型,在新的特征空间里利用源域轴承故障样本数据训练模型,并通过训练好的模型输出对目标轴承的故障诊断结果;最后,调整果蝇优化算法中味道浓度判定值的取值方式并采用多种策略改进果蝇优化算法,将改进果蝇优化算法用于优化主题相关性分析中的超参数,提高对目标工况轴承的故障诊断精度。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 跨工况 遗传优化算法 迁移学习
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基于域特征融合网络的跨工况下多组件设备寿命预测方法研究
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作者 黄浩 邓耀华 唐佳敏 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期189-197,共9页
针对不同工况下多组件设备退化数据分布存在差异导致设备的寿命预测模型精度下降的问题,本文提出一种能适应于不同工况的域特征融合网络(DFF-Net)。首先,把不同工况的退化数据输入到特征提取网络以获取跨工况特征,然后利用域特征融合网... 针对不同工况下多组件设备退化数据分布存在差异导致设备的寿命预测模型精度下降的问题,本文提出一种能适应于不同工况的域特征融合网络(DFF-Net)。首先,把不同工况的退化数据输入到特征提取网络以获取跨工况特征,然后利用域特征融合网络(DFF-Net)对跨工况特征进行域适应调整,最后把调整后的数据输入寿命预测模型,输出不同工况下设备的寿命预测结果。通过在公开数据集上的试验表明,相比于没有增加域特征融合网络的寿命预测模型,本文模型在测试集上预测结果的MAE和RMSE分别降低了6.5%和7.4%,说明本文模型能有效地提高跨工况设备寿命预测的准确率。 展开更多
关键词 域特征融合网络 跨工况 寿命预测 迁移学习 深度学习
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基于条件对抗域自适应的燃气轮机跨工况气路故障诊断技术
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作者 张楷 《科技创新与应用》 2023年第31期84-88,共5页
近年来,基于模式识别的方法已大量应用于燃气轮机气路故障诊断,并取得一定效果。然而其故障识别准确率常局限于单一工况。为解决基于模式识别的气路故障诊断方案在多种工况下的故障识别准确率低下的问题,该文建立基于深度学习和条件对... 近年来,基于模式识别的方法已大量应用于燃气轮机气路故障诊断,并取得一定效果。然而其故障识别准确率常局限于单一工况。为解决基于模式识别的气路故障诊断方案在多种工况下的故障识别准确率低下的问题,该文建立基于深度学习和条件对抗域自适应的模型,用于提取跨工况不变特征,进而提升模型对工况差异干扰的抗性,并保障模型在多种工况下的气路故障识别准确率。此外,该文设计多种跨工况故障诊断任务来验证所提出方案的有效性。 展开更多
关键词 燃气轮机 模式识别 深度学习 条件对抗域自适应 跨工况 气路故障诊断
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基于对抗网络的冷水机组制冷剂泄漏故障跨工况诊断研究 被引量:1
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作者 黄巍 赵博 +3 位作者 曹承 朱旭 李鹏程 晋欣桥 《制冷技术》 2022年第6期17-22,28,共7页
本文针对冷水机组跨工况故障诊断过程中工况变化导致的模型性能下降问题,提出了基于领域对抗网络(DANN)的制冷剂泄漏故障跨工况诊断模型,基于迁移学习和对抗训练的思想将不同工况下的运行数据映射到一高维空间,在高维空间下将不同工况... 本文针对冷水机组跨工况故障诊断过程中工况变化导致的模型性能下降问题,提出了基于领域对抗网络(DANN)的制冷剂泄漏故障跨工况诊断模型,基于迁移学习和对抗训练的思想将不同工况下的运行数据映射到一高维空间,在高维空间下将不同工况下的样本进行混淆,从而提高模型的泛化能力。本文从制冷剂泄漏故障检测和泄漏等级划分两个方面对比分析了DANN与一般模型在外延工况下的诊断准确率,结果表明不论是制冷剂泄漏故障检测还是泄漏等级划分,DANN在外延工况下均表现出了优于一般模型的诊断效果。在制冷剂泄漏检测问题中,DANN在部分工况下相较于深度神经网络(DNN)能够提升20%以上的准确率;在泄漏等级划分问题中,DANN的准确率在各个迁移方向上高于其他模型10.2%~27%。 展开更多
关键词 冷水机组 制冷剂泄漏 跨工况诊断 领域对抗网络
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基于MAJDA无监督迁移的旋转机械跨工况故障诊断 被引量:2
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作者 黄尧 韦代平 +1 位作者 刘万 张池 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第10期144-149,共6页
针对跨工况故障诊断常用的无监督域适应方法进行条件分布对齐时目标域伪标签不准确的问题,提出了一种多尺度异步联合分布对齐(MAJDA)故障诊断网络。该网络一方面利用3种不同卷积核尺寸的一维卷积神经网络提取不同尺度的特征,分别输入3... 针对跨工况故障诊断常用的无监督域适应方法进行条件分布对齐时目标域伪标签不准确的问题,提出了一种多尺度异步联合分布对齐(MAJDA)故障诊断网络。该网络一方面利用3种不同卷积核尺寸的一维卷积神经网络提取不同尺度的特征,分别输入3个分类器,融合3个分类结果确保伪标签更准确;一方面在对齐条件分布之前先对齐边缘分布以确保伪标签更准确,避免了直接进行条件分布对齐时错误伪标签过多引起的负迁移。利用本文采集的轴承数据集和PHM2009齿轮箱数据集进行实验验证。结果表明,在目标工况数据无标签的情况下,该方法诊断准确率显著高于其它常见的域适应方法。 展开更多
关键词 故障诊断 跨工况 领域适应 深度学习
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基于实例迁移学习的跨工况刀具剩余寿命预测
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作者 强碧瑶 史恺宁 +1 位作者 任军学 史耀耀 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期197-209,共13页
精确可靠的刀具剩余寿命预测可以减少加工过程中刀具过度使用和未充分使用的比率,从而最大限度地提高加工可靠性并降低生产成本。传统机器学习方法在预测刀具剩余寿命时依赖于训练数据和测试数据遵循相同分布的假设,以及广泛的离线测量... 精确可靠的刀具剩余寿命预测可以减少加工过程中刀具过度使用和未充分使用的比率,从而最大限度地提高加工可靠性并降低生产成本。传统机器学习方法在预测刀具剩余寿命时依赖于训练数据和测试数据遵循相同分布的假设,以及广泛的离线测量数据。然而在实际加工过程中,由于加工条件的变化和有限的刀具磨损数据,致使传统方法在跨工况预测刀具剩余寿命时精度较差。针对该问题,提出一种基于实例迁移学习的刀具剩余寿命预测方法,以达到准确预测跨工况条件下刀具剩余寿命的目的。首先,利用迁移学习算法动态调整多个源域中所有实例的权重,充分利用与目标数据高度相关的源域信息来改善模型的泛化能力,从而利用少量目标域数据预测目标工况下的刀具剩余寿命。其次,为了提升迁移学习算法的时间序列预测能力,开发了递归高斯过程回归模型作为基学习器,通过延迟反馈对相邻时刻的刀具剩余寿命进行约束,与此同时还减少了特征准备工作并降低了模型复杂度。结果表明,该方法可以有效提升跨工况下刀具剩余寿命的预测精度,预测效果也证实了方法的稳定性和可靠性。 展开更多
关键词 跨工况 实例迁移学习 递归高斯过程回归 时间序列预测 刀具剩余寿命
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小样本下基于ProtoNet-AE的半监督跨工况故障诊断
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作者 梁城 马萍 +2 位作者 王聪 李新凯 张宏立 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期15-19,25,共6页
针对小样本下跨工况的轴承故障诊断问题,提出一种结合了原型网络的深度自编码器(Prototype network-Autoencoder:ProtoNet-AE)半监督故障诊断框架。首先,构造基于时频图的小样本故障样本集,并建立无标签数据样本;然后,利用ProtoNet-AE中... 针对小样本下跨工况的轴承故障诊断问题,提出一种结合了原型网络的深度自编码器(Prototype network-Autoencoder:ProtoNet-AE)半监督故障诊断框架。首先,构造基于时频图的小样本故障样本集,并建立无标签数据样本;然后,利用ProtoNet-AE中的AE对源域标记样本与无标签样本集进行半监督自适应特征提取和模型预训练,并设计了基于原型网络和自适应特征提取为一体的目标函数用于减小域分布差异;最后,通过少量目标域样本进行模型微调,提高了模型在目标域上的分类准确率和泛化性。通过跨工况下小样本故障诊断实验表明,对比于其他模型,所提模型均具有较强的可行性和有效性。 展开更多
关键词 小样本 原型网络 深度自编码器 跨工况故障诊断 半监督
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铁路隧道上跨既有铁路隧道评估
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作者 章怡 《价值工程》 2021年第12期96-97,共2页
新建隧道上跨既有铁路隧道易出现各种安全事故,常用分析手段为理论分析、数值模拟、实验研究等。本文结合新建福长岱岭隧道上跨既有福平岱岭隧道,采用有限元模拟交叉段施工。计算结果表明整治后既有福平岱岭隧道变形和安全系数满足规范... 新建隧道上跨既有铁路隧道易出现各种安全事故,常用分析手段为理论分析、数值模拟、实验研究等。本文结合新建福长岱岭隧道上跨既有福平岱岭隧道,采用有限元模拟交叉段施工。计算结果表明整治后既有福平岱岭隧道变形和安全系数满足规范要求,结构安全。 展开更多
关键词 铁路隧道 跨工况 数值模拟
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基于改进CNN的轴承声学故障诊断 被引量:2
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作者 黄雅静 廖爱华 +2 位作者 于淼 李晓龙 胡定玉 《电子科技》 2023年第1期75-80,94,共7页
针对轴承振动信号在复杂机械中难采集和跨转速域工况下传统故障诊断方法精度低的问题,文中提出了一种基于Teager能量算子和卷积神经网络的滚动轴承声学故障诊断方法,即TEO-CNN。将轴承声学信号的Teager能量算子作为模型的输入,使用卷积... 针对轴承振动信号在复杂机械中难采集和跨转速域工况下传统故障诊断方法精度低的问题,文中提出了一种基于Teager能量算子和卷积神经网络的滚动轴承声学故障诊断方法,即TEO-CNN。将轴承声学信号的Teager能量算子作为模型的输入,使用卷积神经网络学习输入的抽象特征,并结合全局平均池化层和全连接层实现轴承健康状态识别。模型验证基于轴承声学实验数据,并通过构建不同的轴承声学数据集模拟跨转速域工况。试验结果表明,与传统卷积神经网络和机器学习模型相比,TEO-CNN表现出明显的优势,并且在跨转速域工况下的预测精度始终高于95%。 展开更多
关键词 卷积神经网络 TEAGER能量算子 声学故障诊断 滚动轴承 转速域 全局平均池化
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跨/超临界下真实燃料喷射模型的构建及模拟
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作者 马杰 刘宏升 +1 位作者 解茂昭 李亮 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3103-3109,共7页
本研究以开源软件OpenFOAM为平台,基于真实流体状态方程与高压修正的热动力学输运模型,通过修改PIMPLE算法,构建出一个新的多组分跨/超临界射流模型,并通过一维对流问题考察了模型有效性;在此基础上,结合RANS模型对跨/超临界下正庚烷/... 本研究以开源软件OpenFOAM为平台,基于真实流体状态方程与高压修正的热动力学输运模型,通过修改PIMPLE算法,构建出一个新的多组分跨/超临界射流模型,并通过一维对流问题考察了模型有效性;在此基础上,结合RANS模型对跨/超临界下正庚烷/氮气的喷射和混合过程进行了数值模拟。结果表明:在跨临界工况下,尤其在伪沸点附近,射流对温度的变化非常敏感,伪沸腾现象维持着气液界面出现连续的高密度梯度区,其对跨临界射流的演变起着决定性作用;在超临界工况下,伪沸腾现象的消失导致射流与周围流体的混合更加充分。 展开更多
关键词 /超临界 伪沸腾 真实流体状态方程 热动力学模型
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