宽卷积局部特征扩展的 Transformer 网络故障诊断模型
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TP391

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国家自然科学基金(U1404612)、 河南省高校基本科研业务费专项(NSFRF210305)、 河南省科技攻关项目(222102210274)资助


Fault diagnosis model of Transformer network with wide convolution local feature extension
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    摘要:

    视觉 Transformer 网络的高精度诊断性能依赖于充分的训练数据,利用卷积网络在提取局部特征上的优势,构造能同 时描述故障局部和全局特征的提取层,提高诊断模型的抗噪声干扰能力。首先,引入卷积网络模块将原始振动信号转换为 Transformer 网络可以直接接收的特征向量,提取故障局部特征,并通过增加卷积网络的感受野。然后,结合 Transformer 网 络多头自注意力机制生成的全局信息,构建能同时描述故障局部和全局特征的特征向量。最后,在 Transformer 网络的预测 层,利用高效通道注意力机制对特征向量的贡献度进行自动筛选。在西储大学(CWRU) 轴承数据集上的故障诊断结果表明, 在信噪比一4 dB 的噪声干扰下,改进后的 Transformer 网络轴承故障诊断模型的准确率达90.21%,与原始 Transformer 模型 相比,准确率提高了13.2%,在噪声环境下表现出优异的诊断性能。

    Abstract:

    The high-precision diagnosis performance of the vision Transformer network depends on adequate training data.Using the advantage of convolutional network in extracting local features construct an extraction layer that can describe both local and global features of faults,and improve the anti-noise diagnosis capability of the diagnostic model. First,the convolutional network module is introduced to convert the original vibration signal into a feature vector that can be directly received by the Transformer network to extract the local features of the fault.Then,the global information generated by the multi-head self-attention mechanism of Transformer network is combined to construct the feature vector that can describe both local and global features of the fault.Finally,in the prediction layer of the Transformer network,the contribution of the feature vectors is automatically filtered using an efficient channel attention mechanism.The fault diagnosis results on the case western reserve university(CWRU)bearing dataset show that the improved Transformer network bearing fault diagnosis model achieves an accuracy of 90.21%under the noise interference with a signal-to-noise ratio of -4 dB,which is a 13.2%improvement in accuracy compared with the original Transformer model,and shows excellent diagnostic performance in a noisy environment.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

张新良,李 占,周益天.宽卷积局部特征扩展的 Transformer 网络故障诊断模型[J].国外电子测量技术,2024,43(2):139-149

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  • 在线发布日期: 2024-05-29
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