凯斯轴承数据故障诊断PHM轴承寿命预测深度学习迁移学习元学习开源代码集合

实打实的开源手撸代码,没错,纯本人打造,保证精确度达到90%以上。

可以看到可视化结果如下图所示:

 

 

### 使用迁移学习实现轴承寿命预测的方法 在工业环境中,由于工作条件的变化和复杂性,传统机器学习方法难以适应不同场景下的数据差异。为了应对这一挑战,可以采用深度迁移学习来增强模型的泛化能力[^2]。 #### 数据准备与预处理 对于轴承寿命预测任务而言,获取高质量的数据集至关重要。通常情况下,这些数据来自实验室测试或实际工况记录,包括但不限于振动信号、温度读数以及转速等参数。考虑到源域(已标注好的历史故障样本)和目标域(新设备上的实时监控数据之间可能存在分布不一致的情况),需要特别注意特征空间的一致性和标签信息的有效传递。 #### 构建基础网络结构 选择合适的神经网络架构作为迁移的基础非常重要。卷积神经网络(CNNs)因其局部感知特性,在时间序列分类方面表现出色;长短时记忆(LSTM)单元则擅长捕捉长时间依赖关系,适合用于处理具有周期特性的机械运转模式。结合两者优势构建混合型框架可能是更优的选择之一: ```python from tensorflow.keras.models import Model from tensorflow.keras.layers import Input, Conv1D, MaxPooling1D, LSTM, Dense, Flatten def build_base_model(input_shape): inputs = Input(shape=input_shape) # CNN layers to extract local features from raw sensor data conv_out = Conv1D(filters=64, kernel_size=3, activation='relu')(inputs) pool_out = MaxPooling1D(pool_size=2)(conv_out) # LSTM layer captures long-term dependencies within the sequence of measurements lstm_out = LSTM(units=50, return_sequences=False)(pool_out) flatten = Flatten()(lstm_out) outputs = Dense(1, activation="linear")(flatten) model = Model(inputs=[inputs], outputs=[outputs]) return model ``` #### 迁移策略实施 针对特定应用场景调整上述通用模型的关键在于微调过程中的决策制定。具体来说,可以根据实际情况采取以下几种方式之一来进行迁移: - **硬共享权重**:直接复制源领域训练得到的最佳权值给定至目标领域的相应层上; - **软约束正则项**:引入额外损失函数鼓励两组参数之间的相似度最大化; - **自适应实例规范化(IN)** 或批量重加权(Batch Reweighting),旨在缩小两个概率密度间的距离从而促进知识转移效率。 #### 实验验证与评估指标设定 完成以上步骤之后,还需设计合理的实验方案并选取恰当性能评测标准以衡量所提方法的效果。常见的做法是在公开可用的标准数据库如CWRU电机驱动系统健康监测平台之上开展对比试验,并计算均方误差(MSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)等统计量描述估计偏差程度。 通过这种方式,不仅能够有效缓解因缺乏足够标记样例而导致的传统监督式学习局限性问题,而且有助于挖掘潜在规律进而指导后续维护计划安排优化实践。
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