独家首发 | 基于 2D-SwinTransformer + BiGRU-GlobalAttention的并行故障诊断模型

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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%

● 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。

注意：我们还有配套的模型讲解（方便学习网络结构）和参数调节讲解！有毕业设计或者发小论文需求的同学必看，模块丰富，创新度高，性能优越！！

创新点：

基于 2D-SwinTransformer + BiGRU-GlobalAttention 的高创新模型

创新度高，效果明显！！

1.预处理部分：

结合快速傅里叶变换FFT和变分模态分解VMD来进行信号的时频、域特征提取，能够挖掘故障信号中的多尺度特征；（独家原创）

2.我们创造性的提出把一维故障信号不转为二维图片（对数据进行堆叠）进行基于顶会模型 SWinTransformer 的2D卷积学习，利用其窗口注意力机制提取故障信号的局部特征；（独家原创）

3. 提出一种基于GlobalAttention优化的BiGRU网络模型来提取故障信号预处理后的多尺度特征的全局时域特征；（独家原创）

4.通过并行模型融合两个分支提取的局部特征和全局时域特征，从而提高特征的表示能力来实现故障信号的识别，取得了极佳的效果！

前言

本文基于凯斯西储大学（CWRU）轴承数据，进行快速傅里叶变换（FFT）和变分模态分解VMD的数据预处理，最后通过Python实现基于2D-SWinTransformer + BiGRU-GlobalAttention并行的特征融合模型对故障数据的分类。

1 轴承故障数据的预处理

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：

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

1.2 故障FFT变换可视化

1.3 故障VMD分解可视化

1.4 故障数据的特征预处理数据集制作

2 基于2D-SwinTransformer + BiGRU-GlobalAttention的轴承故障诊断分类

2.1 设置参数，训练模型

2.2 模型评估

准确率、精确率、召回率、F1 Score

故障十分类混淆矩阵：

其他可视化图：

（1）分类标签可视化

（2）原始数据 t-SNE特征可视化

（3）模型训练后的 t-SNE特征可视化：

模型分类效果显著，50个epoch，准确率100%，快速傅里叶变换（FFT）和变分模态分解（VMD）可以有效地挖掘信号中的多尺度特征，2D-SwinTransformer + BiGRU-GlobalAttention创新模型能够充分提取轴承故障信号的空间和时序特征，收敛速度快，性能优越，精度高，能够从故障信号频域、时域特征中属于提取出对模型识别重要的特征，效果明显，创新度高!

3 代码、数据整理如下：