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机械科学与技术2024年第07期:半监督TS网络模型在齿轮故障诊断中的应用

来源:期刊VIP网 时间:


作者:陈保家;阮宇豪;陈法法;肖文荣;李公法;陶波;

单位:三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室;重庆大学机械传动国家重点实验室;武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室;

摘要:为解决在工业大数据条件下,有标签样本少导致机械故障诊断准确率低的问题,提出了一种半监督神经网络模型。该方法采用协同训练的方式,从时域和频域两个维度训练教师网络(T),将无标签数据转化为高质量的伪标签数据。再利用转化后的伪标签数据训练学生网络(S),通过对数据进行评判和计分,避免网络过拟合。最后通过得分函数,对伪标签数据进行阶梯筛选成为有标签数据。齿轮故障诊断结果表明:TS网络在仅有少量有标签数据的情况下,故障分类准确率达90.31%,与其他半监督方法相比,准确率高出15%~20%。在信噪比(SNR)为5、0、-5的条件下,模型可以达到86.81%、78.00%、52.78%的诊断准确率。

关键词:齿轮故障诊断;;伪标签学习;;抗噪性;;协同训练

基金资助:国家自然科学基金项目(51975324);; 机械传动国家重点实验室开放基金项目(SKLMT-MSKFKT-202020);; 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室(三峡大学)开放基金项目(2020KJX02,2021KJX02,2021KJX13);; 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室开放基金项目(MECOMF2021B04)