Python轴承故障诊断 (19)基于Transformer-BiLSTM的创新诊断模型

作品简介

此代码已经继续加入 轴承故障诊断—创新模型全家桶:轴承故障诊断—创新模型全家桶 (mbd.pub)

全家桶包括以下内容:

1.Python-凯斯西储大学(CWRU)轴承数据解读与分类处理 (mbd.pub)

2.轴承故障VMD-CNN-BiLSTM的分类模型 (mbd.pub)

3.轴承故障VMD-CNN-Transfromer的分类模型 (mbd.pub)

4.FFT+CNN-Transformer时域、频域特征融合的轴承故障识别模型 (mbd.pub)

5.FFT+CNN-BiGRU-Attention时域、频域特征注意力融合的轴承故障识别模型 (mbd.pub)

6.Python轴承故障诊断 (18)基于CNN-TCN-Attention的创新诊断模型 (mbd.pub)

7.轴承故障创新模型:时空特征融合注意力机制的故障识别模型 (mbd.pub)

8.Python轴承故障诊断 (21)基于VMD-CNN-BiTCN的创新诊断模型 (mbd.pub)

9.Python轴承故障诊断 (19)基于Transformer-BiLSTM的创新诊断模型 (mbd.pub)

10.故障诊断 | 基于SSA-CNN-Transformer的诊断模型 (mbd.pub)

包括 完整的CWRU轴承故障数据集, 以及已经生成制作好的故障信号数据集、分类数据和标签集,对应代码均可以运行

50个epoch,准确率100%,用Transformer-BiLSTM网络分类效果显著,模型能够充分提取轴承故障信号的空间和时序特征和频域特征,收敛速度快,性能优越, 精度高。创新度也有!!!

包括数据预处理的代码,和Transformer-BiLSTM分类代码

环境:python 3.9 pytorch 1.8 以上

任何环境安装或者代码问题,请联系作者沟通交流,对于购买者,作者免费解决后续问题,关注微信公众号[建模先锋],联系作者;

导读.png

注意:本模型继续加入 轴承故障诊断—创新模型全家桶 中,之前购买的同学请及时更新下载!

创新模型.png

全网最低价,创新网络分类效果显著,模型能够充分提取轴承故障信号的空间和时序特征和频域特征,收敛速度快,性能优越, 精度高。创新度也有!!!高性价比、高质量代码,大家可以了解一下:(所有全家桶模型会不断加入新的模型进行更新!后续会逐渐提高价格,越早购买性价比越高!!!

https://mbd.pub/o/bread/mbd-ZZmYlJ1t


基于Transformer-BiLSTM的轴承故障诊断创新模型:

1. Transformer:

  Transformer 是一种基于注意力机制的深度学习模型,广泛应用于自然语言处理任务。它通过自注意力机制(Self-Attention)来捕捉输入序列中不同位置之间的依赖关系,从而实现了对序列数据的有效建模。在轴承故障诊断任务中,Transformer可以帮助模型捕捉轴承振动信号中不同时间步之间的复杂关联。

2. 双向长短期记忆网络(BiLSTM):

  双向长短期记忆网络是一种具有记忆单元和遗忘门的循环神经网络,可以有效地处理序列数据并捕捉序列中的长期依赖关系。通过同时考虑输入序列的过去和未来信息,BiLSTM可以更好地理解轴承振动信号中的时序特征和变化趋势。

3. 模型结合:

  基于 Transformer-BiLSTM 的创新模型将 Transformer 和 BiLSTM 结合在一起,充分利用了两者的优势。Transformer 可以帮助模型捕捉全局的序列信息和复杂的依赖关系,而 BiLSTM 则可以更好地捕捉局部的时序特征和变化趋势。通过结合两种模型,创新模型可以在轴承故障诊断任务中取得更好的性能和效果 ,提高故障诊断的准确率和效率。

前言

本文基于凯斯西储大学(CWRU)轴承数据,先经过数据预处理进行数据集的制作和加载,最后通过Pytorch实现 Transformer-BiLSTM模型 对故障数据的分类。 凯斯西储大学轴承数据的详细介绍可以参考下文:

Python-凯斯西储大学(CWRU)轴承数据解读与分类处理


1 轴承数据加载与预处理

1.1 导入数据

参考之前的文章,进行故障10分类的预处理, 凯斯西储大学轴承数据 10分类数据集:

10分类故障图.png


train_set、val_set、test_set 均为按照7:2:1划分训练集、验证集、测试集,最后保存数据

数据预处理思路.png

上图是数据的读取形式以及预处理思路


1.2 数据预处理,制作数据集

数据集制作.png

2 基于Pytorch的Transformer-BiLSTM创新诊断模型

2.1 定义Transformer-BiLSTM分类网络模型

模型定义.png


2.2 设置参数,训练模型

模型训练.png

50个epoch,准确率100%,Transformer-BiLSTM网络分类效果显著,Transformer-BiLSTM模型能够充分提取轴承故障信号的多尺度特征,收敛速度快,性能特别优越,效果明显。


注意调整参数:

  • 可以适当增加Transformer编码器层数和每层维度数,微调学习率;
  • 微调BiLSTM层数和每层神经元个数,增加更多的 epoch (注意防止过拟合)
  • 可以改变一维信号堆叠的形状(设置合适的长度和维度)


2.3 模型评估

准确率、精确率、召回率、F1 Score

模型评估.png


故障十分类混淆矩阵:

混淆矩阵.png

面包多.png

往期精彩内容:

Python-凯斯西储大学(CWRU)轴承数据解读与分类处理

Python轴承故障诊断 (一)短时傅里叶变换STFT

Python轴承故障诊断 (二)连续小波变换CWT

Python轴承故障诊断 (三)经验模态分解EMD

Pytorch-LSTM轴承故障一维信号分类(一)

Pytorch-CNN轴承故障一维信号分类(二)

Pytorch-Transformer轴承故障一维信号分类(三)

Python轴承故障诊断 (四)基于EMD-CNN的故障分类

Python轴承故障诊断 (五)基于EMD-LSTM的故障分类

Python轴承故障诊断 (六)基于EMD-Transformer的故障分类

Python轴承故障诊断 (七)基于EMD-CNN-LSTM的故障分类

Python轴承故障诊断 (八)基于EMD-CNN-GRU并行模型的故障分类

基于FFT + CNN - BiGRU-Attention 时域、频域特征注意力融合的轴承故障识别模型

基于FFT + CNN - Transformer 时域、频域特征融合的轴承故障识别模型

Python轴承故障诊断 (九)基于VMD+CNN-BiLSTM的故障分类

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Python轴承故障诊断 (11)基于VMD+CNN-BiGRU-Attenion的故障分类

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END

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