北京信息科技大学学报(自然科学版)

2026, v.41;No.169(01) 58-68

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基于知识蒸馏和边缘计算的行星齿轮箱故障诊断
Fault diagnosis of planetary gearboxes based on knowledge distillation and edge computing

杜龙龙,米洁,马超,赵泓樾

摘要(Abstract):

针对转速变化影响诊断精度、传统PC端方法存在时延与计算资源依赖的问题,提出了基于知识蒸馏与边缘计算的变转速行星齿轮箱故障诊断方法。首先,运用Welch变换提取振动信号特征。其次,以卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力(convolutional neural network-bidirectional gated recurrent unit-attention, CNN-BiGRU-Attention)复合网络作为教师网络,以小规模一维CNN(one-dimensional CNN, 1D-CNN)作为学生模型,通过知识蒸馏,提升学生模型的诊断准确率。最后,将优化后的学生模型部署至树莓派平台,实现对行星齿轮箱的实时故障诊断。研究结果显示,所提方法能够有效提取振动信号特征,提高小型模型的准确率;同时,采用边缘计算替代传统PC端,实现了高效、准确且节约资源的故障诊断。

关键词(KeyWords): 行星齿轮箱;故障诊断;知识蒸馏;边缘计算

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation):

作者(Author): 杜龙龙,米洁,马超,赵泓樾

DOI: 10.16508/j.cnki.11-5866/n.2026.01.007

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