Python轴承故障诊断 (19)基于Transformer-BiLSTM的创新诊断模型

news2024/11/20 13:34:42

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注意:本模型继续加入 轴承故障诊断—创新模型全家桶 ,之前购买的同学请及时更新下载!

● 数据集:CWRU西储大学轴承数据集

● 环境框架:python 3.9  pytorch 1.8 及其以上版本均可运行

● 准确率:测试集99%

● 使用对象:论文需求、毕业设计需求者

● 代码保证:代码注释详细、即拿即可跑通。

全网最低价,创新网络分类效果显著,模型能够充分提取轴承故障信号的空间和时序特征和频域特征,收敛速度快,性能优越, 精度高。创新度也有!!!高性价比、高质量代码,大家可以了解一下:(所有全家桶模型会不断加入新的模型进行更新!后续会逐渐提高价格,越早购买性价比越高!!!

创新模型:

基于Transformer-BiLSTM的轴承故障诊断创新模型:

1. Transformer:

   Transformer 是一种基于注意力机制的深度学习模型,广泛应用于自然语言处理任务。它通过自注意力机制(Self-Attention)来捕捉输入序列中不同位置之间的依赖关系,从而实现了对序列数据的有效建模。在轴承故障诊断任务中,Transformer可以帮助模型捕捉轴承振动信号中不同时间步之间的复杂关联。

2. 双向长短期记忆网络(BiLSTM):

   双向长短期记忆网络是一种具有记忆单元和遗忘门的循环神经网络,可以有效地处理序列数据并捕捉序列中的长期依赖关系。通过同时考虑输入序列的过去和未来信息,BiLSTM可以更好地理解轴承振动信号中的时序特征和变化趋势。

3. 模型结合:

   基于 Transformer-BiLSTM 的创新模型将 Transformer 和 BiLSTM 结合在一起,充分利用了两者的优势。Transformer 可以帮助模型捕捉全局的序列信息和复杂的依赖关系,而 BiLSTM 则可以更好地捕捉局部的时序特征和变化趋势。通过结合两种模型,创新模型可以在轴承故障诊断任务中取得更好的性能和效果,提高故障诊断的准确率和效率。

前言

本文基于凯斯西储大学(CWRU)轴承数据,先经过数据预处理进行数据集的制作和加载,最后通过Pytorch实现Transformer-BiLSTM模型对故障数据的分类。凯斯西储大学轴承数据的详细介绍可以参考下文:

Python-凯斯西储大学(CWRU)轴承数据解读与分类处理_凯斯西储大学轴承数据集-CSDN博客

1 轴承数据加载与预处理

1.1 导入数据

参考之前的文章,进行故障10分类的预处理,凯斯西储大学轴承数据10分类数据集:

train_set、val_set、test_set 均为按照7:2:1划分训练集、验证集、测试集,最后保存数据

上图是数据的读取形式以及预处理思路

1.2 数据预处理,制作数据集

2 基于Pytorch的Transformer-BiLSTM创新诊断模型

2.1 定义Transformer-BiLSTM分类网络模型

2.2 设置参数,训练模型

50个epoch,准确率100%,Transformer-BiLSTM网络分类效果显著,Transformer-BiLSTM模型能够充分提取轴承故障信号的多尺度特征,收敛速度快,性能特别优越,效果明显。

注意调整参数:

  • 可以适当增加Transformer编码器层数和每层维度数,微调学习率;

  • 微调BiLSTM层数和每层神经元个数,增加更多的 epoch (注意防止过拟合)

  • 可以改变一维信号堆叠的形状(设置合适的长度和维度)

2.3 模型评估

准确率、精确率、召回率、F1 Score

故障十分类混淆矩阵:

3 代码、数据整理如下:

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