基于Transformer神经网络的滚动轴承故障类型识别

摘要：

工程应用中的滚动轴承故障类型识别要求同时具有较高的识别准确度和时间效率,基于上述需求提出基于Transformer神经网络的滚动轴承故障类型识别方法.所提方法结合小波包变换时频域能量特征和快速傅里叶变换频域特征生成满足Transformer神经网络的输入样本矩阵,解决Transformer神经网络的输入问题.同时,提出应用于滚动轴承故障类型识别的归一化位置编码方法,解决Transformer神经网络在滚动轴承故障分析领域的位置编码问题.在此基础上,提出Transformer神经网络双向输入样本矩阵处理机制和算法训练过程中错误样本权重增强机制,提升所提方法的鲁棒性.使用KAt数据中心的滚动轴承数据集验证所提方法的识别性能,与现有常用深度学习方法相比,所提方法在时间效率和准确度性能上均有一定的优势,其中,准确度能够提升11％以上,单个样本的平均处理时间小于1 ms.

关键词：滚动轴承、故障类型识别、Transformer神经网络、前向特征矩阵、后向特征矩阵、归一化位置编码、权重增强

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资助基金：北京市自然科学基金;中国科学院科技促进经济社会发展STS项目;中国科学院智能农业机械装备工程实验室

在线出版日期：2021-03-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

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