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基于改进生成对抗网络的轴承故障诊断研究

基于改进生成对抗网络的轴承故障诊断研究

作者：刘少文北京化工大学

学位级别：硕士

现代工业发展过程中滚动轴承作为一种重要的零部件在设备运转过程中起到重要作用。但是滚动轴承通常在正常条件下运行,因此传感器搜集到的轴承信号大部分都是正常信号,故障信号非常少,导致轴承故障诊断研究中需考虑轴承故障样本过少而... 详细信息

现代工业发展过程中滚动轴承作为一种重要的零部件在设备运转过程中起到重要作用。但是滚动轴承通常在正常条件下运行,因此传感器搜集到的轴承信号大部分都是正常信号,故障信号非常少,导致轴承故障诊断研究中需考虑轴承故障样本过少而导致的轴承样本不均衡的问题。而对搜集到的轴承信号尤其是故障信号进行标注使其成为有标签样本需要消耗大量的人力物力,因此大量轴承信号样本都是无标签的,而如何充分利用这些无标签样本辅助轴承数据在有标签样本过少的情况下进行轴承故障诊断是一个半监督问题。此外,同一处轴承故障在不同工作条件下的故障数据特征分布也不尽相同,而且常常是一种工况下有标签而另一种工况下无标签,而直接对这类轴承数据进行故障诊断会导致分类准确率的下降,这产生了半监督变工况问题。随着人工智能的快速发展,基于深度学习的方法在解决轴承故障诊断问题方面成功获得应用,本文以深度学习中的生成对抗网络为基础对以上三种轴承故障诊断问题进行了系统的研究并提出相应的解决方案,最后进行各种实验验证所提模型的有效性。本文采用对原始的一维振动信号进行升维的方法,使其转换为二维图像信号,使得一维信号的噪声转换为背景灰度,进而降低噪声对轴承信号的干扰,有利于模型提取更多有用特征来进一步解决轴承故障诊断问题。首先,针对滚动轴承故障诊断中有标签样本不均衡的有监督问题,提出了一种新的频谱归一-梯度惩罚辅助分类生成对抗网络(Spectral normalization-Gradient penalty-Auxiliary Classification Generative Adversarial Network,ACGAN-SG)。该网络以辅助分类生成对抗网络(ACGAN)为基本框架,频谱归一化应用于ACGAN的判别器和生成器中,使得深度神经网络训练时的梯度限制在1以下,有效避免了梯度爆炸产生的模式崩溃,这保证了不同标签类型样本的稳定生成。而梯度惩罚使得判别器的梯度维持在1左右,而避免了频谱归一化过度限制生成数据的有效轴承故障特征,提高了生成轴承样本的质量。与卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)故障分类器和其他优秀的数据生成模型相比,ACGAN-SG表现出最高的轴承故障诊断准确率,证实了该模型的可行性和优越性。其次,为了解决无标签轴承样本过多而有标签轴承样本过少所导致的半监督问题,提出了一种基于半监督频谱归一化的生成对抗网络(Semi-supervised Spectral Normalization Generative Adversarial Network,SSNGAN),在该方法中,频谱归一化应用到生成器和判别器中并充分训练了无标签样本,这极大地促进了训练稳定性,并在消融实验中获得最高的故障诊断精度。最后,针对滚动轴承故障诊断中一种工况有标签而其余工况无标签的半监督变工况问题,提出了一种改进的中心损失域对抗神经网络(Improvement Center Loss-Domain Adversarial Neural Network,ICLDANN),将特征提取器改成卷积神经网络来帮助提取不同工况下的轴承数据特征,在域判别器中加入频谱归一化来增强判别器的域自适应能力,最后加入中心损失函数来减小源域中同一类故障样本特征的类内距离。与其他已有故障诊断模型的对比实验证明了该模型的可行性和优越性。

关键词：生成对抗网络轴承故障诊断梯度惩罚频谱归一化半监督变工况

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容器育苗技术在林业育苗中的应用与发展

农家科技 2024年第7期 124-126页

作者：刘少文贾芳芳榆林市横山区雷龙湾林场榆林市横山区林业工作站

随着我国营林造林规模不断扩大,对于林业育苗技术的要求也在不断提升。当前我国营林造林已经初具成果,但是传统的育苗技术已经不能满足大规模的营林需求。容器育苗技术的推广应用,能够提升苗木成活率,对于营林造林有着极大的推动作用。... 详细信息

随着我国营林造林规模不断扩大,对于林业育苗技术的要求也在不断提升。当前我国营林造林已经初具成果,但是传统的育苗技术已经不能满足大规模的营林需求。容器育苗技术的推广应用,能够提升苗木成活率,对于营林造林有着极大的推动作用。因此,本文对容器育苗技术优势作为切入点,对其具体育苗技术详细分析,以此推动林业资源建设有序推进。

关键词：容器育苗技术林业生产推广应用

水泥含量对全风化花岗岩加固土本构模型参数的影响

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深圳大学学报（理工版） 2024年第5期41卷 612-618页

作者：马得山张东唐瑞刘飞焦经之刘少文苏栋中建三局第一建设工程有限责任公司广东深圳518049 中建三局集团(深圳)有限公司广东深圳518049 深圳市南山人才安居有限公司广东深圳518063 深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518060

全风化花岗岩广泛分布于中国华南地区,由于遇水易软化崩解,部分工程采取后注浆的方式对全风化花岗岩地层中桩基周围的土体进行加固.为研究水泥含量对全风化花岗岩加固土力学性质的影响,对水泥质量分数为2%~16%的全风化花岗岩重塑加固土... 详细信息

全风化花岗岩广泛分布于中国华南地区,由于遇水易软化崩解,部分工程采取后注浆的方式对全风化花岗岩地层中桩基周围的土体进行加固.为研究水泥含量对全风化花岗岩加固土力学性质的影响,对水泥质量分数为2%~16%的全风化花岗岩重塑加固土进行剪切试验,结合数值模拟,标定不同水泥质量分数加固土的本构模型参数,得到了水泥质量分数对全风化花岗岩加固土的临界状态参数、弹性参数和塑性参数等的影响规律.研究发现,22个本构参数中随水泥质量分数变化而变化和不随水泥质量分数变化而变化的参数各为11个,随水泥质量分数变化的参数数值与水泥质量分数成线性关系或二次函数关系.研究成果为全风化花岗岩加固土本构模型参数的确定提供了新途径,可为全风化花岗岩非均匀后注浆对桩基承载特性的影响研究提供重要参考.

关键词：岩土工程全风化花岗岩加固土水泥剪胀性本构模型参数

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四川广元发展现代农业园区带动农民增收途径的几点思考

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现代化农业 2024年第7期 60-63页

作者：张大艳张晓菊刘少文广元市利州区农业农村局四川广元628000

广元市位于四川省东北部,经济基础相对落后,但近年来发展农业园区成效显著。为进一步促进广元市农业产业振兴和群众增收,文章通过对广元市现代农业园区发展调研,总结分析依靠园区建设带动农户增收的具体路径,同时提出当前现代农业园区... 详细信息

广元市位于四川省东北部,经济基础相对落后,但近年来发展农业园区成效显著。为进一步促进广元市农业产业振兴和群众增收,文章通过对广元市现代农业园区发展调研,总结分析依靠园区建设带动农户增收的具体路径,同时提出当前现代农业园区存在的问题,并为未来发展提出建议。

关键词：现代农业园区增收建议广元

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天津市某项目高压旋喷中试经验浅谈

四川建材 2024年第8期50卷 98-100页

作者：王磊陆思会刘少文斯坦德技术工程(青岛)有限公司山东青岛266000

主要对天津某污染场地原位化学氧化中试示踪试验实施浅析,通过原位化学氧化高压旋喷工艺技术进行修复。本次示踪试验,将获取该技术应用所需的第一手参数资料,为该地块土壤修复提供宝贵的参数和经验。所需获得的关键参数和目的如下:以示... 详细信息

主要对天津某污染场地原位化学氧化中试示踪试验实施浅析,通过原位化学氧化高压旋喷工艺技术进行修复。本次示踪试验,将获取该技术应用所需的第一手参数资料,为该地块土壤修复提供宝贵的参数和经验。所需获得的关键参数和目的如下:以示踪剂代替药剂,研究药剂在地块内污染区域地下水中扩散规律;研究并确认场地原位注入(通过注入井注入)影响半径,进而推测并判断采用高压旋喷注入方式下的影响半径及注入修复效果的有效性,取得工程扩大所需的示踪试验数据,如传质效率、影响半径、修复工期、人力、物料消耗和场地土壤参数等信息。

关键词：化学氧化高压旋喷示踪剂影响半径

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精神障碍者辨认能力的影响因素分析

国际精神病学杂志 2024年第4期51卷 1170-1174页

作者：周鹏张强刘少文郭英伟邵群惠汕头大学精神卫生中心汕头515065 汕头大学医学院—曼尼托巴大学医学院生物精神病学联合实验室

目的探讨一般人口学,临床特征与辨认能力评定的关系,为判断辨认能力提供客观依据。方法样本来自汕头大学司法鉴定中心2003~2021年的165例法医精神病学鉴定案例,收集一般人口学及临床特征资料,对精神障碍者案发时的临床特征进行回归分析... 详细信息

目的探讨一般人口学,临床特征与辨认能力评定的关系,为判断辨认能力提供客观依据。方法样本来自汕头大学司法鉴定中心2003~2021年的165例法医精神病学鉴定案例,收集一般人口学及临床特征资料,对精神障碍者案发时的临床特征进行回归分析,探讨影响辨认能力评定的相关因素。结果在一般人口学方面,与辨认能力完整组相比,辨认能力丧失组文盲比例较多(P0.05)。精神分裂症谱系障碍者在辨认能力丧失组的比例高达86.36%。在临床特征方面,精神障碍者辨认能力评定相关因素的影响程度排序如下:思维障碍因子(OR=5.878,P=0.001),情绪状态(OR=4.419,P=0.019),精神病性症状(OR=4.291,P=0.009),缺乏活力因子(OR=3.354,P=0.015),社会功能缺陷量表(SDSS)得分(OR=2.952,P=0.013)。结论案发时有精神病性症状,情绪状态异常的被鉴定人辨认能力丧失的风险高;缺乏活力因子,思维障碍因子,SDSS得分越高的被鉴定人辨认能力丧失的风险越高。

关键词：精神障碍者法医精神病学鉴定刑事责任能力辨认能力

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经营管理人员必读

基于APSO-Robust-ELM的大坝变形原始监测数据粗差识别方法

1989年

作者：哈克特(Hackett P.)

来源：南通市图书馆图书评论

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水力发电 2024年第6期50卷 111-116页

作者：杨兴富刘得潭杨进刘少文高睿颖顾昊王岩博四川大唐国际甘孜水电开发有限公司四川康定626001 河海大学水利水电学院江苏南京210024 大唐水电科学技术研究院有限公司四川成都610074

针对大坝原始监测数据普遍存在粗差的问题,提出了稳健估计与极限学习机相结合的粗差识别方法;并在此基础上,利用自适应粒子群算法寻找神经网络的最佳隐含层节点数;最后利用大坝安全预测模型验证所用方法的必要性和适用性。在工程实例分... 详细信息

针对大坝原始监测数据普遍存在粗差的问题,提出了稳健估计与极限学习机相结合的粗差识别方法;并在此基础上,利用自适应粒子群算法寻找神经网络的最佳隐含层节点数;最后利用大坝安全预测模型验证所用方法的必要性和适用性。在工程实例分析中,将APSO-Robust-ELM法与Robust-ELM法、罗曼诺夫斯基准则和拉依达准则的处理结果进行对比,结果表明,APSO-Robust-ELM法能够更好的识别原始监测数据中的粗差,从而提高大坝安全运行的管理效率。

关键词：监测数据大坝安全粗差识别人工智能 APSO-Robust-ELM

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林业造林技术及林业保护措施的科学应用分析