机械复合故障 zero-shot 智能诊断的标签描述空间嵌入模型

本文介绍了一种针对复合故障的Zero-Shot智能诊断方法。该方法通过无监督特征学习、预判断测试数据和利用标签描述空间进行复合故障识别。实验结果显示,此方法能够有效识别未见过的复合故障。

Background

现阶段的复合故障都是将其作为一个单独的故障类型,参与训练并测试
复合故障发生几率小,种类多,采集大量的故障数据难度大
能否将复合故障直接作为一种未知故障

zero-shot learning (ZSL)的目标是开发能够识别分布外的类别。ZSL的关键是探索和开发未知和已知类别之间的语义关系。为了反映不同类别之间的语义关系,通常会在ZSL方法中引入属性空间

该诊断方法分为三个阶段。在阶段1中,通过无监督特征学习模型获得特征。根据这些特性,阶段2预先判断测试数据是从单一故障还是复合故障中收集的。在阶段3中,建立了一个标签描述空间(LDS)作为机械故障的属性空间。LDS描述了复合故障与相关的单个故障之间的关系。然后,提出了一种用于智能故障诊断的LDS嵌入式模型(LDS-IFD)来识别未知的复合故障。

Method proposed

大框架

在这里插入图片描述
1、特征提取
2、已知未知故障类别分类
3、已知 → \rightarrow 分类,未知 → \rightarrow LDS-IFD

LDS-IFD

1、One VS Rest 提取单故障特征
2、T-SR 获得单故障与Health之间的特征相关性 D D D
3、复合故障近似为 D 12 = ∣ D 1 + D 2 ∣ / 2 D_{12}=|D1+D2|/2 D

在电力系统和工业控制领域,复合故障数据集对于研究和开发数据驱动的故障诊断方法具有重要意义。这类数据集通常包含多种故障模式及其组合的数据,能够更真实地反映实际系统中可能出现的复杂故障情况。 对于电力系统而言,复合故障数据集可能包括但不限于输电线路的不同类型故障(如短路、断线等)、变压器内部故障、发电机故障等多类故障的组合。这些数据集往往需要涵盖不同运行条件下的数据,以便于研究者分析故障传播特性及影响[^3]。此外,随着智能电网的发展,数据集中还可能包含来自智能电表、传感器等设备的大量实时数据,用于支持更精确的故障定位与诊断。 而在工业控制系统中,复合故障数据集的应用更为广泛。它不仅涉及到传统的机械故障(如轴承磨损、齿轮断裂等),还包括电气部件(如电机、继电器)的故障以及控制逻辑错误等多种类型的故障。例如,德国帕德博恩大学提供的PU数据集就包含了多种轴承损伤状态的数据,这对于研究基于振动信号和电流信号的故障诊断技术非常有帮助[^1]。尽管该数据集主要针对单一类型的故障,但其设计理念和技术手段可以为构建更复杂的故障数据集提供参考。 为了获取相关的复合故障数据集,研究人员可以通过以下途径: - **学术机构与研究项目**:许多大学和研究机构会公开他们收集的数据集,特别是在特定的研究项目完成后。例如,PU数据集就是由德国帕德博恩大学的研究团队发布的。 - **行业合作**:与电力公司或工业制造商合作,可以获得现场设备的实际运行数据,这些数据往往包含了丰富的故障信息。 - **在线数据仓库**:一些在线平台,如Kaggle、UCI机器学习仓库等,也提供了多种领域的数据集下载服务。虽然专门针对电力系统或工业控制的复合故障数据集较少,但仍值得探索。 - **专业会议与期刊**:参加相关领域的国际会议或阅读最新发表的文章,有时也能找到作者分享的数据集链接。 如果您正在寻找具体的复合故障数据集以进行研究或开发工作,建议先明确所需数据的具体要求(如故障类型、数据采集频率、环境条件等),然后通过上述渠道进行有针对性的搜索。 ```python # 示例代码:如何从本地文件加载CSV格式的数据集 import pandas as pd # 加载数据集 dataset = pd.read_csv('path/to/your/dataset.csv') # 显示数据集前几行 print(dataset.head()) ```
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