改进的CNN-LSTM轴承故障诊断方法

为了克服卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)轴承故障诊断方法特征提取过程困难以及难以捕获时间序列数据之间的长期依赖关系的问题,提出一种改进的卷积-长短时记忆网络(Convolutional Neural Network-Long and Short Term Memory, CNN-LSTM)滚动轴承故障诊断方法。将二维轴承加速度振动信号输入CNN提取局部特征,再将轴承特征信息加载到LSTM长期记忆单元中,引入遗忘机制提取时序数据的全局特征。利用轴承振动信号的局部深层特征和全局时序特征,学习不同区间长度的序列特征,从而提高故障诊断精度。实验结果表明,该方法可用于轴承故障诊断,且具有较高的分类精度和较强的稳定性。     

基于窥孔结构LSTM的电力系统跳闸故障诊断

跳闸是输电和配电电力系统中普遍存在的故障.目前一般采用基于继电保护动作和电气元件动作的保护方法应对跳闸故障.然而,这些面向电气保护的方法在处理跳闸故障时存在滞后性.因此,提前预测跳闸故障对处理隐藏问题和电力恢复起着至关重要的作用.本文提出一种基于多源时序数据的电力系统跳闸故障预测方法,使用窥孔长短时记忆网络（LSTM）提取多源数据的时间特征,缓解了循环神经网络（RNN）在长时间序列上的梯度消失问题.模型在三层栅极上添加窥孔连接结构使得单个单元能够查看上一阶段的LSTM单元状态以此强化网络时序记忆能力;使用参数归一化等L2正则措施缓解故障预测中的过拟合问题对结果的影响;引入支持向量机分类器提高总体模型的泛化能力和鲁棒性.实验结果表明,与现有的数据挖掘方法相比,所提方法具有分类准确性高的优点.最后,对实际应用进行讨论,证明了所提方法在实际场景中的可行性.     

基于GAT-BILSTM-Res的水质预测模型

针对水质数据在时间维度的依赖关系以及水质监测站点在空间维度的依赖关系,基于海河流域天津段实际监测的历史水质数据,设计了有效提取时空特征的方法,提出一种融合图注意力网络（GAT）、双向长短期记忆网络（Bi-LSTM）以及残差块（ResBlock）的时空水质预测模型（GAT-BILSTM-Res）.该模型首先通过GAT捕获水质监测站点之间的拓扑关系,建立空间相关性模型;同时通过Bi-LSTM捕捉水质监测数据的动态变化,并对时间相关性进行建模;然后将时空特征融合,输入残差块;最后使用全连接层对预测结果进行输出.实验结果表明,相较于基线模型,该模型能够实现6.6%～25.2%的性能提升.     

基于LSTM与衰减自注意力的答案选择模型

针对答案选择过程中存在语句特征、语句间的相关语义信息提取不充分的问题,在长短时记忆网络(LSTM)的基础上,提出基于LSTM和衰减自注意力的答案选择模型(DALSTM). DALSTM使用LSTM和衰减自注意力编码层提取丰富的上下文语义信息,通过衰减矩阵缓解反复使用注意力机制出现的权重过集中于关键词的问题.使用注意力机制对问题与答案间的信息进行双向交互,融合问答对间的相似性特征,丰富问答对间的相关语义信息.在WiKiQA、TrecQA及InsuranceQA数据集上的模型评估结果表明,相较于其他基于BiLSTM的先进模型,DALSTM的整体性能表现更好,3个数据集的平均倒数排名（MRR）分别达到0.757、0.871、0.743.     

基于双通道卷积注意力网络的语音增强方法

传统的单通道网络模型因表征能力有限,无法充分提取语音深层特征,导致模型的语音增强效果不明显。鉴于此,提出一种双通道卷积注意力网络的语音增强方法。首先,使用卷积神经网络和长短时记忆网络构建并行的双通道学习模块,结合两种不同神经网络的优势,充分挖掘语音的深层特征;其次,在两个通道中分别添加注意力模块,依照关注度对通道的输出特征进行加权,达到强调有益信息的目的;最后,将两个通道的输出进行融合得到增强特征。结果表明,在低信噪比和非平稳噪声环境中,包含双通道结构和注意力模块的模型,其增强效果明显优于其他对比模型,有效提高了增强语音的质量和可懂度,验证了所提模型的可行性。     

基于多注意力机制集成的非侵入式负荷分解算法

针对输入负荷特征对分解结果的重要程度不同,以及长短时记忆网络（LSTM）在捕捉长时间用电信息的时间依赖性方面受限导致分解误差高等问题,提出一种基于多注意力机制集成的非侵入式负荷分解算法.首先,利用概率自注意力机制对一维空洞卷积提取到的负荷特征进行优化处理,实现重要负荷特征的遴选;其次,采用时间模式注意力机制对LSTM的隐状态赋予权重,从而增强网络对长时间用电信息之间的时间依赖性的学习能力;最后,利用公开数据集UKDALE和REDD对所提分解模型的有效性和创新性进行验证.实验结果表明,与其他多种现有分解算法相比,基于多注意力机制集成的分解算法不仅具备更好的负荷特征遴选能力,而且能更加精确地建立特征之间的时间依赖关系,有效降低了分解误差.     

基于深度学习的LSTM光伏预测

随着对能源利用效率要求的提高及日益激增的光伏数据,传统的光伏预测方法已逐渐丧失优势。为了更加准确地进行光伏预测,采用深度学习的框架,并利用循环神经网络(RNN)中最重要的一个结构——长短时记忆网络(LSTM)对时间序列的强大处理能力进行了智能算法建模。由于LSTM具有"遗忘"与"更新"功能,很好地解决了长序依赖问题,从而使光伏预测在精度上有了质的变化,预测速度也得到显著提升。     

基于ACNN和Bi-LSTM的微表情识别

针对微表情动作幅度小、强度低等缺点,提出了一种基于带有注意力机制的卷积神经网络(ACNN)和双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)相结合的神经网络结构。实验采用CASME II数据集,为了减少出现过拟合的风险,首先将预处理后的特征向量经过预训练的VGG16网络提取出基本特征,接着对输出特征进行裁剪,得到带有局部特征的24个微表情识别块和带有整个图片特征的全局特征向量;然后将24个识别块分别经过局部识别块注意力卷积神经网络(BR-ACNN)提取出带有注意力信息的局部特征,将全局特征向量经过全局注意力卷积神经网络(GR-ACNN)提取出带有注意力信息的全局特征;最后,将提取的局部和全局特征,经过Bi-LSTM提取出微表情序列之间的相关性信息。实验结果显示,5折交叉验证平均准确率为0.69,UF₁为0.638 2,UAR为0.675 0。CASME II数据集上结果显示,所提算法模型相对OFFApexNet模型,其UF₁提高了0.028 1,UAR提高了0.096 9;相对ATNet模型,其UF₁提高了0.007 2,UAR提高...     

基于注意力增强型编解码网络的化工过程故障诊断

化工过程的数据往往含有动态时序特性,传统故障检测对动态信息的使用率较低,限制了故障诊断性能。针对这个问题,提出了一种基于注意力增强的编解码网络模型的化工过程故障诊断新方法。编码部分利用LSTM提取过程数据的特征信息,结合注意力机制,更加有效地利用过程数据间的动态信息;解码部分利用LSTM并结合注意力机制提供的上下文向量,为归一化指数的回归提供更加精准的状态信息,最后利用归一化指数回归得到各个样本数据的故障类别概率值。结果表明,注意力机制的引入,提高了模型在时域下对过程动态信息的使用效率。针对本文提出的方法,利用田纳西伊士曼过程数据进行了实验,并与标准的PCA-SVM、DBN和ResNet的结果进行了对比。结果表明,该方法诊断故障的效果更加理想。     

基于VMD与SET的滚动轴承故障诊断

在滚动轴承故障诊断研究中,同步提取变换(SET)在分析单分量信号时能显著提高时频可读性,但在分析多分量信号时存在时频模糊问题.为解决这一问题,首先通过变分模态分解(VMD)解调分离出信号的固有模态函数(IMF)分量;再对IMF分量进行希尔伯特变换,凸显故障特征频率;然后对变换后的IMF分量进行SET处理,实现时频聚焦提高时频分辨率,获得信号的时频解调谱,从而识别故障.经试验验证,该方法能准确提取信号的时频解调谱,识别故障频率及其倍频,诊断轴承故障.     

基于DSP的滚动轴承在线故障诊断系统

为了提高滚动轴承故障诊断的准确性,介绍了一种基于DSP和组态软件的滚动轴承在线故障诊断系统。该系统以DSP作为信号处理部分,以组态软件作为人机交互界面,通过采用轴承振动信号的时域特征参数法对滚动轴承故障进行判断。实践检验证明,该系统能准确地判断出滚动轴承故障,具有较好的应用前景。     

基于Fisher比率与SVM的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障诊断中普遍存在的小样本学习问题,采用支持向量机实现轴承故障的模式识别.为了解决时域统计参数对于轴承故障的多分类效果较差的问题,引入小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)技术,提取振动信号各频带的能量系数构造特征向量,并采用Fisher比率法对特征向量进行优化选取;然后利用支持向量机(support vector machine,SVM)进行故障模式识别,并与小波包分解及时域统计参数的分类效果进行对比分析.结果表明:支持向量机是实现轴承故障模式识别的一种有效手段;本方法的分类效果及时间效率明显优于传统的多维时域指标和小波能量系数分类方法;将Fisher比率法与SVM相结合可以提高轴承故障诊断的准确率.     

基于随机共振和BBS/ICA的轴承故障诊断

提出了一种基于变尺度级联单稳随机共振和盲源分离/独立分量分析(BBS/ICA)相结合的轴承故障诊断方法.首先,通过高频信号控制下的变尺度单稳随机共振将信号所含的噪声能量转化为信号能量,再用BSS/ICA分离残余噪声.理论分析及仿真结果表明:该方法能利用噪声来增强信号频率特征,使得大参数信号能从系统中获得更多能量,又能消除噪声,从而实现故障的有效诊断.试验台模拟了滚动轴承内圈及外圈故障,验证了该方法的有效性.     

基于时频消噪TFPF和时频分布MBD的轴承早期故障诊断

噪声是影响轴承、齿轮等机械设备早期微弱故障特征正确提取的主要因素,利用新颖的时频峰值滤波技术TFPT有力的噪声消减特性,将PTFT与改进的时频分布MBD相结合,提出了时频峰值滤波TFPT-时频分布MBD的故障识别新方法,即应用TFPF消减振动信号的随机噪声作为时频分析的前置处理,对消噪的故障信号作MBD时频分析来识别故障特征,给出了时频峰值滤波时频分布的故障诊断模型。诊断实例的分析结果表明了与传统的MBD的故障特征提取相比,提出的改进方法更易提取出强噪声背景下的轴承早期的微弱故障,具有明显的可诊断性和实用性。     

基于特征筛选和集成学习的轴承故障诊断

为了提高不同工况下的轴承故障诊断准确率,提出了一种基于特征筛选和集成学习的轴承故障诊断方法。考虑到特征向量复杂冗余的问题,结合特征有效性和最大均值差异提出了新的特征评分函数,并在此基础上进一步考虑特征关联度和特征维度,筛选出有利于变工况故障诊断的特征子集。针对单一机器学习模型故障诊断准确率不高的问题,将AdaBoost和Stacking算法相结合构造集成学习故障诊断模型。实验结果表明:筛选出的特征子集在相同分类器下拥有更高的故障诊断准确率;集成学习模型相较于单一模型有更高的故障诊断准确率和鲁棒性。     

基于小波-VMD-Teager能量算子的滚动轴承微弱故障诊断

针对滚动轴承的单一故障进行诊断,提出了将小波VMD-Teager能量算子相结合和小波CEEMD-Teager能量算子相结合的诊断方法。对于滚动轴承的故障信号首先是进行小波降噪,使用VMD分解得到IMF分量,利用峭度和相关系数的大小选择合适的IMF分量,进行重构。通过对重构的IMF进行Teager能量算子包络解调处理,最后可以得到不同故障程度的轴承故障的特征频率。对比VMD处理和CEEMD处理得到的故障信号包络图,利用实验数据验证表明, VMD处理能更有效提取滚动轴承的单一故障微弱特征。     

滚动轴承故障诊断中的多参数综合判别方法

分析了轴承故障诊断中特征参量提取的不确定性，在综合考虑轴承发生故障时发生二次效应中的多个特征参量的基础上，首次提出了综合利用宫的隶属度函数和灰色系统理论中的关联度计算的一种多参数判别方法。     

基于小波包分析的滚动轴承故障诊断

应用小波包分析方法构造滚动轴承故障信号的能量特征向量,再以此作为神经网络的输入,对滚动轴承故障进行分类,实践表明,能量特征向量较显著的表达了故障,有较好的诊断效果.     

基于自适应随机共振阵列的轴承故障诊断

在随机共振理论(SRT)基础上,针对轴承故障诊断问题,结合小波变换理论,提出了一种新的自适应双稳态SRT阵列。通过数值模拟分析噪声强度及SRT阵列中的模块数发生改变时模型中输出信噪比以及共振效果的变化情况。理论分析与实例验证结果表明,该方法较传统SRT方法具有明显的信号处理优势,适用于轴承早期微弱故障处理与识别。