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Physically-consistent-WGAN based small sample fault diagnosis for industrial processes
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作者 Siyu Tang Hongbo Shi +2 位作者 Bing Song Yang Tao Shuai Tan 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 2025年第2期163-174,共12页
In real industrial scenarios, equipment cannot be operated in a faulty state for a long time, resulting in a very limited number of available fault samples, and the method of data augmentation using generative adversa... In real industrial scenarios, equipment cannot be operated in a faulty state for a long time, resulting in a very limited number of available fault samples, and the method of data augmentation using generative adversarial networks for smallsample data has achieved a wide range of applications. However, the current generative adversarial networks applied in industrial processes do not impose realistic physical constraints on the generation of data, resulting in the generation of data that do not have realistic physical consistency. To address this problem, this paper proposes a physical consistency-based WGAN, designs a loss function containing physical constraints for industrial processes, and validates the effectiveness of the method using a common dataset in the field of industrial process fault diagnosis. The experimental results show that the proposed method not only makes the generated data consistent with the physical constraints of the industrial process, but also has better fault diagnosis performance than the existing GAN-based methods. 展开更多
关键词 Chemical processes fault diagnosis Physical consistency Generative adversarial networks small sample data
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Rough set and radial basis function neural network based insulation data mining fault diagnosis for power transformer
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作者 董立新 肖登明 刘奕路 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 EI CAS 2007年第2期263-268,共6页
Rough set (RS) and radial basis function neural network (RBFNN) based insulation data mining fault diagnosis for power transformer is proposed. On the one hand rough set is used as front of RBFNN to simplify the input... Rough set (RS) and radial basis function neural network (RBFNN) based insulation data mining fault diagnosis for power transformer is proposed. On the one hand rough set is used as front of RBFNN to simplify the input of RBFNN and mine the rules. The mined rules whose “confidence” and “support” is higher than requirement are used to offer fault diagnosis service for power transformer directly. On the other hand the mining samples corresponding to the mined rule, whose “confidence and support” is lower than requirement, are used to be training samples set of RBFNN and these samples are clustered by rough set. The center of each clustering set is used to be center of radial basis function, i.e., as the hidden layer neuron. The RBFNN is structured with above base, which is used to diagnose the case that can not be diagnosed by mined simplified valuable rules based on rough set. The advantages and effectiveness of this method are verified by testing. 展开更多
关键词 rough set (RS) radial basis function neural network (RBFNN) data mining fault diagnosis
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Sensor Fault Diagnosis Observer Design for Linear Sampled-Data Descriptor System with Time-Vary Delay
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作者 Mao Wang Tiantian Liang Zhenhua Zhou 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 EI CAS 2019年第6期8-18,共11页
In this paper, a robust sensor fault diagnosis observer with non-singular structure is proposed for a class of linear sampled-data descriptor system with state time-vary delay. Firstly, a sampled-data descriptor model... In this paper, a robust sensor fault diagnosis observer with non-singular structure is proposed for a class of linear sampled-data descriptor system with state time-vary delay. Firstly, a sampled-data descriptor model with time-vary delay is proposed and transformed into a discrete-time non-singular one. Then, a robust sensor fault diagnosis observer is proposed based on the state estimation error and the measurement residual, this observer can guarantee the robustness of the residual against the augmented disturbance and the sensor fault, which means the H∞ performance index is satisfied. As the confining matrix of the designed observer parameters does not meet the Linear Matrix Inequality (LMI), a cone complementary linearization (CCL) algorithm is proposed to solve this problem. The decision logic of the residual is obtained by the residual evaluation function. Simulation results show the effectiveness of the method. 展开更多
关键词 descriptor system sampled-data system time-vary delay sensor fault diagnosis observer design
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Fault Diagnosis of a Rotary Machine Based on Information Entropy and Rough Set 被引量:3
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作者 LI Jian-lan HUANG Shu-hong 《International Journal of Plant Engineering and Management》 2007年第4期199-206,共8页
There exists some discord or contradiction of information during the process of fault diagnosis for rotary machine. But the traditional methods used in fault diagnosis can not dispose of the information. A model of fa... There exists some discord or contradiction of information during the process of fault diagnosis for rotary machine. But the traditional methods used in fault diagnosis can not dispose of the information. A model of fault diagnosis for a rotary machine based on information entropy theory and rough set theory is presented in this paper. The model has clear mathematical definition and can dispose both complete unification information and complete inconsistent information of vibration faults. By using the model, decision rules of six typical vibration faults of a steam turbine and electric generating set are deduced from experiment samples. Finally, the decision rules are validated by selected samples and good identification results are acquired. 展开更多
关键词 fault diagnosis rough set information entropy decision rule sample rotary machine
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Fault Diagnosis of 5G Networks Based on Digital Twin Model 被引量:1
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作者 Xiaorong Zhu Lingyu Zhao +1 位作者 Jiaming Cao Jianhong Cai 《China Communications》 SCIE CSCD 2023年第7期175-191,共17页
Fault diagnosis of 5G networks faces the challenges of heavy reliance on human experience and insufficient fault samples and relevant monitoring data.The digital twin technology can realize the interaction between vir... Fault diagnosis of 5G networks faces the challenges of heavy reliance on human experience and insufficient fault samples and relevant monitoring data.The digital twin technology can realize the interaction between virtual space and physical space through the fusion of model and data,providing a new paradigm for fault diagnosis.In this paper,we first propose a network digital twin model and apply it to 5G network diagnosis.We then use an improved Average Wasserstein GAN with Gradient Penalty(AWGAN-GP)method to discover and predict failures in the twin network.Finally,we use XGBoost algorithm to locate the faults in physical network in real time.Extensive simulation results show that the proposed approach can significantly increase fault prediction and diagnosis accuracy in the case of a small number of labeled failure samples in 5G networks. 展开更多
关键词 5G networks fault diagnosis digital twin AWGAN-GP a small number of samples
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A novel minority sample fault diagnosis method based on multisource data enhancement
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作者 Yiming Guo Shida Song Jing Huang 《International Journal of Mechanical System Dynamics》 EI 2024年第1期88-98,共11页
Effective fault diagnosis has a crucial impact on the safety and cost of complex manufacturing systems.However,the complex structure of the collected multisource data and scarcity of fault samples make it difficult to... Effective fault diagnosis has a crucial impact on the safety and cost of complex manufacturing systems.However,the complex structure of the collected multisource data and scarcity of fault samples make it difficult to accurately identify multiple fault conditions.To address this challenge,this paper proposes a novel deep-learning model for multisource data augmentation and small sample fault diagnosis.The raw multisource data are first converted into two-dimensional images using the Gramian Angular Field,and a generator is built to transform random noise into images through transposed convolution operations.Then,two discriminators are constructed to evaluate the authenticity of input images and the fault diagnosis ability.The Vision Transformer network is built to diagnose faults and obtain the classification error for the discriminator.Furthermore,a global optimization strategy is designed to upgrade parameters in the model.The discriminators and generator compete with each other until Nash equilibrium is achieved.A real-world multistep forging machine is adopted to compare and validate the performance of different methods.The experimental results indicate that the proposed method has multisource data augmentation and minority sample fault diagnosis capabilities.Compared with other state-of-the-art models,the proposed approach has better fault diagnosis accuracy in various scenarios. 展开更多
关键词 multisource data augmentation minority sample fault diagnosis complex manufacturing system global optimization Vision Transformer
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CNN-DLSTM结合迁移学习的小样本轴承故障诊断方法
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作者 仇芝 徐泽瑜 +2 位作者 陈涛 石明江 韦明辉 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第2期288-297,共10页
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... 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。 展开更多
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
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A fault diagnosis model based on weighted extension neural network for turbo-generator sets on small samples with noise 被引量:11
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作者 Tichun WANG Jiayun WANG +1 位作者 Yong WU Xin SHENG 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第10期2757-2769,共13页
In data-driven fault diagnosis for turbo-generator sets,the fault samples are usually expensive to obtain,and inevitably with noise,which will both lead to an unsatisfying identification performance of diagnosis model... In data-driven fault diagnosis for turbo-generator sets,the fault samples are usually expensive to obtain,and inevitably with noise,which will both lead to an unsatisfying identification performance of diagnosis models.To address these issues,this paper proposes a fault diagnosis model for turbo-generator sets based on Weighted Extension Neural Network(W-ENN).WENN is a novel neural network which has three types of connection weights and an improved correlation function.The performance of the proposed model is validated against Extension Neural Network(ENN),Support Vector Machine(SVM),Relevance Vector Machine(RVM)and Extreme Learning Machine(ELM)based models.The results indicate that,on noisy small sample sets,the proposed model is superior to the other models in terms of higher identification accuracy with fewer samples and strong noise-tolerant ability.The findings of this study may serve as a powerful fault diagnosis model for turbo-generator sets on noisy small sample sets. 展开更多
关键词 fault diagnosis samples with noise small samples learning Turbo-generator sets Weighted Extension Neural Network
原文传递
小样本下基于MTF与SSCAM-MSCNN的滚动轴承变工况故障诊断方法
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作者 雷春丽 焦孟萱 +2 位作者 薛林林 张护强 史佳硕 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第1期278-289,共12页
针对滚动轴承在不同工况条件下样本分布不同以及故障样本数量不足导致故障诊断精度低、泛化性能差的问题,提出一种小样本下基于MTF与SSCAM-MSCNN的滚动轴承变工况故障诊断方法。首先,运用马尔科夫转移场(MTF)将一维振动信号转化为具有... 针对滚动轴承在不同工况条件下样本分布不同以及故障样本数量不足导致故障诊断精度低、泛化性能差的问题,提出一种小样本下基于MTF与SSCAM-MSCNN的滚动轴承变工况故障诊断方法。首先,运用马尔科夫转移场(MTF)将一维振动信号转化为具有时间相关性的二维特征图。其次,提出条纹自校正注意力机制(SSCAM),它不仅可以加强模型在长距离方向上的特征提取能力,还能建立通道间依赖关系,可以对全局有效信息进行捕捉。然后,将SSCAM引入到多尺度神经网络(MSCNN)中,构建出SSCAM-MSCNN模型。最后,将MTF二维特征图输入到所提模型中进行训练,采用优化后的网络模型进行测试并输出分类结果。通过美国凯斯西储大学以及本实验室MFS滚动轴承数据集对所提方法进行验证,同时对后者进行加噪处理,与其他故障诊断模型进行对比。试验结果表明,所提方法在小样本、变工况条件下具有更高的识别精度、更强的泛化性能与抗噪性能。 展开更多
关键词 滚动轴承 马尔科夫转移场 卷积神经网络 条纹自校正注意力机制 小样本 故障诊断
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基于特征融合的GA-SVM配电网单相接地故障选线方法 被引量:1
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作者 张晓鹏 白洁 +3 位作者 孙乃君 李捷 郑帅 万庆祝 《电测与仪表》 北大核心 2025年第1期140-148,共9页
针对配电网单相接地故障数据量较少时,选线方法精度不高,提出一种基于特征融合的遗传算法优化支持向量机(genetic algorithm-support vector machine,GA-SVM)配电网单相接地故障选线方法,采用傅里叶变换、有功功率法以及小波包变换对不... 针对配电网单相接地故障数据量较少时,选线方法精度不高,提出一种基于特征融合的遗传算法优化支持向量机(genetic algorithm-support vector machine,GA-SVM)配电网单相接地故障选线方法,采用傅里叶变换、有功功率法以及小波包变换对不同故障工况下每一条线路的暂态零序电流进行分解,提取基波幅值、五次谐波幅值、平均有功功率分量及小波能量值四种特征,经主成分分析法对这四种特征进行融合,提取主成分分量,建立特征数据库,将特征数据库的80%作为训练集,20%作为测试集,通过GA-SVM对特征数据库中的样本进行训练,实现故障选线。通过MATLAB/Simulink搭建包含5条馈线的配电网仿真模型进行验证,结果表明,提出的算法可以通过小样本数据实现故障选线,选线精度较高,适用性强。 展开更多
关键词 单相接地故障 特征融合 GA-SVM 暂态零序电流 小样本数据
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基于多通道数据双层增强的样本不平衡故障诊断方法
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作者 郭一鸣 童一飞 +3 位作者 何非 谢中取 宋世达 黄静 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期287-300,共14页
在复杂制造过程中常需要采集并分析多通道数据以实现状态监测和故障诊断,针对现有方法难以处理多通道数据复杂时空相关结构和样本不平衡的问题,提出了一种基于多通道数据双层增强的样本不平衡故障诊断方法。所提模型具有2阶段数据增强... 在复杂制造过程中常需要采集并分析多通道数据以实现状态监测和故障诊断,针对现有方法难以处理多通道数据复杂时空相关结构和样本不平衡的问题,提出了一种基于多通道数据双层增强的样本不平衡故障诊断方法。所提模型具有2阶段数据增强和全局优化的特点,通过先学习故障特征再转化为多通道数据的方式实现数据增强,引入分布差异评估机制有效地描述不同通道之间的数据相关性,基于多目标的全局优化策略来提高生成数据的质量。通过实际案例验证所提方法的有效性,实验结果表明:双层增强方法能有效扩充多通道数据的样本量,全局优化策略可以提高生成数据在故障诊断中的性能。与现有模型相比,所提方法在多种样本不平衡场景下均具有较高的故障诊断准确率。 展开更多
关键词 多通道数据 样本不平衡故障诊断 双层数据增强 全局优化
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基于穿越可视图和图同构网络的风电传动系统故障诊断方法
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作者 周忠志 邓艾东 +3 位作者 刘东瀛 刘洋 胡沁怡 饶朗 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期591-599,共9页
为解决实际工程应用中风电机组传动系统在小样本情况下的故障诊断困难问题,提出一种基于穿越可视图和图同构网络的旋转机械故障诊断方法。首先,利用有限穿越可视图算法将时间序列信号数据转换为图结构数据,并对连接边进行加权;然后,将... 为解决实际工程应用中风电机组传动系统在小样本情况下的故障诊断困难问题,提出一种基于穿越可视图和图同构网络的旋转机械故障诊断方法。首先,利用有限穿越可视图算法将时间序列信号数据转换为图结构数据,并对连接边进行加权;然后,将加权图数据输入到网络模型中进行训练,模型引入自注意力机制以实现适应性建模并提高模型的泛化能力;最后,利用Softmax分类器实现故障诊断任务。实验结果表明所提方法能在极限小样本数量下取得较好的故障诊断效果。 展开更多
关键词 风电机组 故障诊断 小样本 图同构网络 穿越可视图
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基于深度学习的轴承故障小样本扩容及智能诊断
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作者 刘迪洋 张清华 胡勤 《机床与液压》 北大核心 2025年第4期10-18,共9页
由于轴承长期处于正常运行状态,从而使得可采集的故障数据十分有限,缺少足够的故障数据导致它与正常数据之间产生了数据不均衡问题。为了解决该问题,提出一种改进的深度卷积生成对抗网络与Swin Transformer模型相结合的故障诊断新方法... 由于轴承长期处于正常运行状态,从而使得可采集的故障数据十分有限,缺少足够的故障数据导致它与正常数据之间产生了数据不均衡问题。为了解决该问题,提出一种改进的深度卷积生成对抗网络与Swin Transformer模型相结合的故障诊断新方法。对轴承的振动信号进行连续小波变换(CWT)将其转化为时频图;构建改进的深度卷积生成对抗网络对故障信号生成的时频图进行样本扩容,以解决其样本不均衡问题;最后利用Swin Transformer模型完成对轴承故障的分类识别。实验结果表明:所提方法不仅可以生成与真实样本相似度较高的生成样本,同时能准确有效地对轴承的各类故障进行分类识别。 展开更多
关键词 数据不均衡 故障诊断 生成对抗网络 小波变换 样本扩容
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基于FDVI和CDDPM的小样本岸桥齿轮箱多类故障诊断
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作者 袁九海 张氢 +2 位作者 张建群 冯文宗 孙远韬 《振动与冲击》 北大核心 2025年第6期306-317,共12页
岸桥齿轮箱零部件数量多、故障类型丰富,且故障数据难以获取,其诊断面临小样本、多分类的问题。针对上述问题,提出了一种基于频域振动图(frequency domain vibration image,FDVI)和条件去噪扩散概率模型(conditional denoising diffusio... 岸桥齿轮箱零部件数量多、故障类型丰富,且故障数据难以获取,其诊断面临小样本、多分类的问题。针对上述问题,提出了一种基于频域振动图(frequency domain vibration image,FDVI)和条件去噪扩散概率模型(conditional denoising diffusion probabilistic model,CDDPM)的故障诊断方法。首先,将获取的振动信号转为FDVI图像,充分表征各故障的振动信号的特征信息;然后,使用CDDPM对小样本数据进行扩充,将标签信息输入到模型以控制生成故障样本类别,同时采用跳层采样加快样本生成速度;最后,将扩充后的样本集输入卷积神经网络分类器中进行训练,提升分类器对小样本多类故障诊断的效果。在对CWRU数据集的17种故障类型和岸桥缩尺试验台数据集的29种故障类型的小样本诊断试验表明:样本扩充后CWRU数据集故障识别率由89.86%提高到99.30%;岸桥数据集故障识别率由68.63%提高到95.75%。上述分析表明所提方法能完成小样本条件下岸桥齿轮箱多类故障诊断任务。 展开更多
关键词 频域振动图 条件去噪扩散概率模型 小样本 岸桥齿轮箱 故障诊断
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基于二维灰度图和结构相似生成对抗网络的小样本轴承故障诊断
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作者 岳健 刘冰 江国乾 《轴承》 北大核心 2025年第3期88-96,共9页
针对轴承故障诊断领域中标记故障样本稀缺,且主流方法在进行数据扩充时存在生成数据质量不高的问题,提出一种基于二维灰度图和结构相似生成对抗网络(SSGAN)的小样本轴承故障诊断方法。首先,将一维振动信号转换为二维灰度图输入SSGAN中... 针对轴承故障诊断领域中标记故障样本稀缺,且主流方法在进行数据扩充时存在生成数据质量不高的问题,提出一种基于二维灰度图和结构相似生成对抗网络(SSGAN)的小样本轴承故障诊断方法。首先,将一维振动信号转换为二维灰度图输入SSGAN中进行对抗训练;其次,结合真实故障样本对生成样本进行结构相似性(SSIM)分析,剔除差异性较大的生成样本,得到辅助训练样本;最后,将扩充后的训练样本输入深度卷积神经网络(DCNN)中进行故障诊断。试验结果表明,所提方法在小样本轴承数据集下的故障识别准确率达到了99.10%,与其他故障诊断方法相比具有明显的优越性。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 小样本 灰度图 生成对抗网络
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基于多重流形标签传播的滚动轴承故障诊断方法
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作者 李灿 王广斌 +2 位作者 赵树标 钟志贤 曾东 《振动与冲击》 北大核心 2025年第1期121-133,共13页
针对当前的无监督域自适应算法应用于滚动轴承故障诊断领域时,源域数据不平衡,且两个域之间存在域偏移,导致故障识别率低的问题,提出了一种基于多重流形标签传播的滚动轴承故障诊断方法,旨在将源域和目标域的数据多重投影到共同的子空间... 针对当前的无监督域自适应算法应用于滚动轴承故障诊断领域时,源域数据不平衡,且两个域之间存在域偏移,导致故障识别率低的问题,提出了一种基于多重流形标签传播的滚动轴承故障诊断方法,旨在将源域和目标域的数据多重投影到共同的子空间,减少域内以及跨域的差异,同时平衡样本分布,进而提高变工况轴承故障诊断的精度。首先,提出域内局部保持平衡映射方法,将源域和目标域数据映射到一重流形子空间,得到域内对齐后的样本数据,并对源域数据进行平衡处理,得到平衡后的源域数据;然后,提出跨域流形结构细化对齐方法,将数据进一步映射到二重共享子空间,得到细化对齐后的样本数据;最后,通过动态加权伪标签域适应传播方法,得到准确度高的伪标签。分别在CWRU和自建的轴承数据集上进行故障诊断试验,试验结果表明,所提方法不仅对多故障类型多故障尺寸、复合故障上有着较好的识别能力,且当标签样本稀少时,模型也表现出优秀的诊断效果。 展开更多
关键词 多重流形映射 轴承故障诊断 小样本 动态加权伪标签
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面向小样本数据的电机转子振动故障诊断研究
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作者 蔡兆龙 张建良 +1 位作者 孟宏宇 李超勇 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第6期2378-2388,I0029,共12页
针对电机转子振动数据中存在的小样本情况或不同类别样本存在样本量不平衡而导致故障诊断准确率低等问题,提出一种融合纵向空间特征提取模块、横向时序特征提取模块和注意力机制的新型故障诊断模型。首先,以卷积神经网络为基础构建多尺... 针对电机转子振动数据中存在的小样本情况或不同类别样本存在样本量不平衡而导致故障诊断准确率低等问题,提出一种融合纵向空间特征提取模块、横向时序特征提取模块和注意力机制的新型故障诊断模型。首先,以卷积神经网络为基础构建多尺度纵向空间特征提取模块,实现对单一时刻下转子振动数据的快速特征提取。然后,基于长短期记忆网络建立横向时序特征提取模块,实现多个时刻下振动信号时序特征与故障类别之间的映射,进而基于注意力机制聚焦小样本数据的关键特征,同时采用Focal Loss损失函数自适应调整不平衡样本间的训练权重,提升转子振动故障诊断的准确率。仿真结果表明,在训练环境为小样本和在信噪比3.76 dB的噪声环境下,诊断准确率均达到97%以上;在不同类别样本存在不平衡情况下,诊断准确率达到96%以上,验证了在小样本、噪声环境和不平衡样本下均具有良好的故障诊断性能。 展开更多
关键词 故障诊断 卷积神经网络 长短期记忆网络 注意力机制 电机转子 不同类别样本失衡 小样本
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基于深度学习的旋转机械小样本故障诊断方法研究综述
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作者 吴轲 吴军 +2 位作者 舒启明 沈卫明 宋文斌 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期3-19,共17页
[目的]深度学习在旋转机械故障诊断领域展示出显著潜力,但因工程实践中训练样本难以获取,导致基于深度学习的故障诊断方法存在泛化性弱、诊断精度低等问题。小样本故障诊断方法,凭借在有限数据条件下故障信息有效挖掘的能力,逐渐成为学... [目的]深度学习在旋转机械故障诊断领域展示出显著潜力,但因工程实践中训练样本难以获取,导致基于深度学习的故障诊断方法存在泛化性弱、诊断精度低等问题。小样本故障诊断方法,凭借在有限数据条件下故障信息有效挖掘的能力,逐渐成为学术界和工程界研究的热点。[方法]通过回顾并总结小样本学习方法在旋转机械故障诊断中的最新研究成果,阐述小样本故障诊断的任务定义和主要学习方法。在此基础上,根据不同的技术原理,将现有小样本故障诊断方法归纳为元学习、迁移学习、领域泛化、数据增强和自监督学习5类,并分析各类方法原理、应用及优缺点。[结果]各类方法在小样本故障诊断领域已取得一定成效,但在实际应用中仍存在诸多局限性,如元学习计算资源需求大、迁移学习受域间相似性限制等。[结论]未来在小样本故障诊断领域应探索数据治理、多模态学习、联邦学习以及机理-数据混合驱动等方法,克服现有方法的局限性,进一步提升小样本故障诊断的可靠性。 展开更多
关键词 旋转机械 故障分析 故障诊断 小样本 元学习 迁移学习 领域泛化 数据增强 自监督学习
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基于改进图神经网络图形样本聚合的增量学习模型
19
作者 刘振柱 侯乔文 +2 位作者 兰媛 于磊 牛蔺楷 《机电工程》 北大核心 2025年第3期549-558,共10页
针对轴向柱塞泵在故障诊断中对大规模、动态变化数据处理困难,以及故障类型增加导致分类性能下降的问题,提出了一种基于改进图神经网络图形样本聚合(Graph-SAGE)的增量学习模型。首先,将轴向柱塞泵的不同故障振动信号构建为带标签的数据... 针对轴向柱塞泵在故障诊断中对大规模、动态变化数据处理困难,以及故障类型增加导致分类性能下降的问题,提出了一种基于改进图神经网络图形样本聚合(Graph-SAGE)的增量学习模型。首先,将轴向柱塞泵的不同故障振动信号构建为带标签的数据集,并通过数据增强生成了新的数据集;然后,采用K-最邻近法(KNN)分别构建了初始训练阶段和增量训练阶段的图结构数据(其中,初始阶段的图结构用于模型的初始训练,增量训练阶段的图结构用于增量训练);接着,为了确定最适合轴向柱塞泵故障图数据集的聚合方法,在初始训练阶段比较了不同聚合器对故障识别准确率的影响,并在增量训练阶段结合显性知识与隐性知识对模型进行了优化;最后,采用了实验的方式,验证了该模型的可行性,并通过对比实验和鲁棒性测试,对该模型的性能和稳定性进行了评估。研究结果表明:该增量学习模型在应对新增故障类型时表现优异,在轴向柱塞泵的复合故障识别中,平均准确率达到了92.35%,显著优于传统图神经网络在相同条件下的表现;同时,该模型在混合工况下的增量训练准确率达到了95%,展现出较强的适应性和鲁棒性。该方法能够有效应对不同的故障模式和工况条件,准确识别轴向柱塞泵的复合故障。 展开更多
关键词 轴向柱塞泵 故障诊断 增量学习 图神经网络图形样本聚合 K-最邻近法 图结构数据
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基于贝叶斯单源域领域泛化算法的天然气管道故障智能诊断 被引量:1
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作者 董宏丽 商柔 +3 位作者 汪涵博 王闯 陈双庆 管闯 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期27-37,共11页
基于深度学习算法的故障智能诊断模型已被广泛应用于天然气管道运输安全领域,然而管道通常处于准稳态,使得训练集中的故障样本量受限。为此,针对天然气管道故障诊断中因训练集故障样本量有限,导致难以准确诊断的问题,提出了一种基于贝... 基于深度学习算法的故障智能诊断模型已被广泛应用于天然气管道运输安全领域,然而管道通常处于准稳态,使得训练集中的故障样本量受限。为此,针对天然气管道故障诊断中因训练集故障样本量有限,导致难以准确诊断的问题,提出了一种基于贝叶斯单源域领域泛化(BSDG)算法,部署了一种攻击防御策略,通过在攻击阶段明确伪目标域增强路径,并在防御阶段引导模型参数的后验分布向伪域样本得分更高的方向调整,增强模型在面对不同域扰动时的适应性和鲁棒性。研究结果表明:(1)基于贝叶斯网络建立的非定向攻击模型确保伪域样本既保留了与源域的相关性,又引入了足够的域差异来模拟潜在的目标域,由此提升了多源域和单源域设置下的领域泛化诊断准确率;(2)测试结果显示,BSDG算法在多源域泛化任务及两项单源域泛化任务中,相较于性能最优的对比算法,其准确率分别提高了9.79%、5.09%和27.98%;(3)裕度差异损失通过在学习决策边界的过程中引入不确定性,令分类器可以灵活且有效应对频繁的分布变化,显著性测试结果表明BSDG算法在多数场景下显著优于先进对比算法;(4)贝叶斯神经网络通过在权重上引入不确定性,有效提升了BSDG算法的泛化稳定性。结论认为,BSDG算法通过使用基于贝叶斯推理的攻击防御策略,有效扩展了源域模型的决策边界,解决了实际场景数据匮乏导致的深度神经网络泛化能力差的问题,为样本受限情形下的天然气管道故障诊断模型设计提供了理论支撑。 展开更多
关键词 天然气管道 故障智能诊断 迁移学习 贝叶斯神经网络 小样本问题 泛化能力
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