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基于GAF和DenseNet的滚动轴承故障诊断方法

姜家国 郭曼利 杨思国

姜家国,郭曼利,杨思国.基于GAF和DenseNet的滚动轴承故障诊断方法[J].工矿自动化,2021,47(8):84-89..  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021040095
引用本文: 姜家国,郭曼利,杨思国.基于GAF和DenseNet的滚动轴承故障诊断方法[J].工矿自动化,2021,47(8):84-89..  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021040095
JIANG Jiaguo, GUO Manli, YANG Siguo. Fault diagnosis of rolling bearings based on GAF and DenseNet[J]. Industry and Mine Automation, 2021, 47(8): 84-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021040095
Citation: JIANG Jiaguo, GUO Manli, YANG Siguo. Fault diagnosis of rolling bearings based on GAF and DenseNet[J]. Industry and Mine Automation, 2021, 47(8): 84-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021040095

基于GAF和DenseNet的滚动轴承故障诊断方法

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021040095
基金项目: 

安徽省教育厅高校自然科学研究基金重点项目(KJ2019A1130)

滁州职业技术学院2019年校级科研一般项目(YJY-2019-12)

详细信息
  • 中图分类号: TD67

Fault diagnosis of rolling bearings based on GAF and DenseNet

  • 摘要: 基于模型和基于信号的滚动轴承故障诊断方法存在建模困难、信号分析较繁琐等问题;基于数据驱动的滚动轴承故障诊断方法多采用卷积神经网络,但网络训练时随着网络层数增多会出现梯度消失问题,且将滚动轴承振动信号直接作为网络输入会造成特征提取不全。针对上述问题,提出了一种基于格拉姆角场(GAF)与密集连接卷积网络(DenseNet)的滚动轴承故障诊断方法。将滚动轴承振动信号一维时间序列通过GAF转换为二维图像,保留了时间序列数据之间的相关信息;将二维图像作为DenseNet的输入,通过DenseNet对二维图像进行特征提取,提升了特征信息利用率,进而实现故障分类。采用凯斯西储大学轴承数据集上的数据进行实验,结果表明,该方法能有效识别滚动轴承故障类型,故障诊断准确率达99.75%。为进一步证明该方法的优越性,选取灰度图+DenseNet、GAF+残差网络(ResNet)、灰度图+ResNet故障诊断方法进行对比,结果表明:GAF+DenseNet方法准确率最高,灰度图+ResNet方法准确率最低;经过GAF转换的二维图像与灰度图相比,保留了原始时间序列数据之间的相关信息;与ResNet相比,DenseNet由于采取更加密集的连接方式,能够更充分地提取故障特征。

     

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  • 刊出日期:  2021-08-20

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