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机械科学与技术2025年第02期:CNN-DLSTM结合迁移学习的小样本轴承故障诊断方法

来源:期刊VIP网 时间:


作者:仇芝;徐泽瑜;陈涛;石明江;韦明辉;

单位:西南石油大学机电工程学院;

摘要:针对轴承故障数据样本少、未知故障难以分类等问题,提出了一种将一维卷积神经网络(1D convolutional neural network, 1D-CNN)连接深层长短时记忆循环神经网络(Deep long-short-term memory neural network, DLSTM)的模型结合迁移学习的故障诊断方法。该诊断方法基于电机振动数据,利用CNN提取故障特征;将特征作为DLSTM的输入,进一步学习、编码从CNN中学习的特征序列信息,捕获高级特征用于故障分类;首先用充足的西储轴承数据对该故障诊断模型进行预训练,再利用迁移学习放松训练数据和测试数据可不必独立同分布的能力,使用自制实验平台的小样本数据微调预训练模型。最后用迁移学习后的模型,对跨工况、跨型号、跨故障的故障轴承数据进行模拟实验。结果表明,所提出的方法与其他方法相比鲁棒性强,训练速度更快,能够更精确的诊断故障,平均诊断精度达到99%以上。

关键词:小样本数据集故障诊断;;卷积神经网络;;长短期记忆网络;;迁移学习

基金资助:国家自然科学基金项目(51804267);; 四川省科技厅计划项目(2019YJ0318)