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

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 (mbd.pub)

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

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)



创新模型全家桶更新!基于FFT+CNN-BiGRU-Attention时频域特征融合的的详细教程!

导读.png

前言

本期主要更新故障诊断高创新模型全家桶: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FFT+ CNN-BiGRU-Attention模型对故障数据的分类。

模型结构图.png

我们新增了数据集和预处理的详细教程、jupyter 代码教程、pycharm 代码教程, 进行了比较规范的基于 Pycharm 编辑器进行实现的代码,并且优化了训练过程的代码。同时补充了关于 FFT+ CNN-BiGRU-Attention模型及参数的讲解视频,方便同学们入门学习! 请同学们更新后按照视频教程进行运行!

面包多.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!(性价比极高)

全家桶.png

全家桶链接:

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

更新地址:

https://mbd.pub/o/bread/ZZick59x


1 模型简介与更新介绍

1.1 模型简介

● 数据集:CWRU西储大学轴承数据集

● 环境框架:python 3.9  pytorch 1.8 及其以上版本均可运行

● 准确率:测试集100%

● 价格:139.8 (限时优惠,加量不加价!)

● 使用对象:论文需求、毕业设计需求者

● 代码保证:代码注释详细、即拿即可跑通。

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!!!


1.2 原理流程

1. 原理流程:

(1)原始信号输入: 输入轴承振动信号(时域信号)作为模型的初始数据。

(2)两个独立分支分别提取时频域特征

时域分支

  • 直接将原始时域信号输入到CNN-BiGRU-Attention串行模型结构中;
  • 通过VGG(浅层)提取时域的局部时序特征;
  • 通过BiGRU-Attention模块捕获远距离的全局依赖和上下文信息;
  • 最终获得时域特征表示。

频域分支

  • 对原始信号进行快速傅里叶变换(FFT),获得频域特征表示;
  • 将频域信号输入到CNN-BiGRU-Attention串行模型结构中;
  • 类似时域分支,先由VGG(浅层)提取局部频域特征,再由BiGRU-Attention捕获频域全局依赖;
  • 最终获得频域特征表示。

(3)时频域特征融合

  • 将时域分支和频域分支得到的特征矩阵进行加权矩阵加法融合,实现时频域信息交融;
  • 融合后的特征同时包含时序动态信息和频率成分信息。

(4)故障分类

使用融合后的特征矩阵作为输入,通过分类器(如全连接层及Softmax)进行轴承故障类别判别。


1.3 更新简介

(1)新增讲解视频:

新增视频.png

增加了详细的 视频教程,深入浅出的讲解,可以作为故障诊断创新系列模型的学习教程 !新增FFT+ CNN-BiGRU-Attention并行模型参数介绍!


(2)pycharm 代码更新:

pycahrm 项目.png

我们严格按照 完整的 GitHub- Pytorch深度学习项目结构,重新编写了代码,方便大家学习养成规范的代码编写习惯!后续如有需要编写论文的开源代码,也可仿照重构代码!


2 轴承数据加载与预处理

2.1 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


2.2  故障FFT变换可视化

FFT可视化.png


2.3 故障数据的预处理

数据集-划分.png


3 基于FFT+CNN-BiGRU-Attention的创新诊断模型

3.1 定义FFT+ CNN-BiGRU-Attention网络模型

模型结构.png

3.2 设置参数,训练模型

训练组合.png

50个epoch,准确率100%,FFT+ CNN-BiGRU-Attention 网络分类效果显著, 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。


3.3 模型评估

(1)准确率、精确率、召回率、F1 Score

模型评估.png

(2)故障十分类混淆矩阵:

混淆矩阵.png

(3)分类标签可视化

标签对比.png

(4)原始数据 t-SNE特征可视化

原始tsne.png

(5)模型训练后的 t-SNE特征可视化:

tene.png


有建模需求或论文指导的朋友请关注公众号,联系博主

点击下载:原文完整数据、Python代码

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

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