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基于残差胶囊网络的滚动轴承故障诊断研究

作者：董建伟,王衍学. 日期：2021-12-22/span> 浏览：1459 查看PDF文档

基于残差胶囊网络的滚动轴承故障诊断研究*

董建伟1,王衍学2*

(1.桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林 541004;

2.北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室,北京 100044)

摘要:采用传统的滚动轴承故障诊断方法对时域信号进行特征提取时,过分依赖于专家知识,而且提取到的特征对故障信息表达不充分,针对这一问题,提出了一种基于残差网络和胶囊网络的滚动轴承智能故障诊断方法。首先,以原始振动信号作为输入,使用一维卷积神经网络对其时域信号进行了全局特征提取;然后,利用残差网络提取了数据的低层特征,并将其输入到胶囊网络中,进行了低层特征矢量化处理;随后,采用模糊聚类改进的动态路由方法完成了低层特征到高层特征的聚合,并进行了特征分类;最后,为了验证该方法的有效性,采用滚动轴承数据集对所提出的方法进行了试验验证,并将该方法诊断结果与其他深度学习方法诊断结果进行了比较。研究结果表明:残差胶囊网络在分类精度上达到了99.95%,并且在收敛速度方面得到了提高,通过tsne可视化分析进一步证明了该网络模型具有自适应挖掘高层特征的能力;残差胶囊网络在滚动轴承故障诊断中具有良好的精确性和泛化性。

关键词:滚动轴承;故障诊断;深度学习;残差网络;胶囊网络;模糊聚类

中图分类号:TH133.33文献标识码:A文章编号:1001-4551(2021)10-1292-07

董建伟,王衍学.基于残差胶囊网络的滚动轴承故障诊断研究［J］.机电工程,2021,38(10):1292-1298.