基于改进Transformer的滚动轴承剩余寿命预测方法

作     者：温江涛 张哲 WEN Jiangtao;ZHANG Zhe

作者机构：燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004 

出 版 物：《燕山大学学报》 (Journal of Yanshan University)

年 卷 期：2024年第48卷第4期

页      面：312-321页

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61973262) 河北省自然科学基金资助项目(E2020203061) 

主　　题：剩余寿命预测 Transformer 膨胀因果卷积 自适应位置编码 

摘      要：针对现有的滚动轴承剩余使用寿命预测方法存在预测准确度不足、训练效率不高等问题,提出一种时频分析结合改进Transformer的轴承剩余使用寿命预测方法。首先用短时傅里叶变换提取轴承的时频特征,为了改善Transformer的特征提取能力,研究了基于膨胀因果卷积的可变长度数据分析结构,并设计了自适应位置编码模块替代Transformer的传统编码方式,改进的模型增强了对时频数据的分析能力,实现了高效、准确的端到端的滚动轴承剩余寿命预测。在PHM2012轴承数据集上的实验结果表明提出的方法的效率比LSTM高20%,同时预测精度相比于多种现有传统方法均具有16%以上的提升。