北京信息科技大学学报(自然科学版)

2025, v.40;No.167(05) 61-67

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基于CEEMDAN-小波混合特征与时空注意力CNN的轴承复合故障诊断
Bearings composite fault diagnosis based on CEEMDAN-wavelet hybrid features and spatiotemporal attention CNN

董林峰,马洁

摘要(Abstract):

针对轴承复合故障诊断中存在噪声干扰严重、信噪比低、复合故障特征耦合性强等问题,提出一种融合自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)、小波能量特征以及时空注意力卷积神经网络(spatiotemporal attention convolutional neural network, STACNN)的轴承故障诊断方法。将CEEMDAN对振动信号的自适应分解优势与小波能量特征提取相结合,更全面、精准地提取轴承故障相关特征;通过构建包含空间卷积模块、时空注意力门控机制以及时间注意力门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)的神经网络模型,有效提升了模型对时空特征的学习和表达能力;利用智能数据增强技术扩充训练数据的多样性,同时借助自适应参数优化策略,寻找最优的模型参数组合,提高模型诊断性能。实验结果表明:该方法在强噪声干扰下诊断准确率达98.92%;与传统特征提取、神经网络和注意力机制等方法相比,准确率明显提升,证明了该方法在轴承故障诊断中的有效性和优越性。

关键词(KeyWords): 自适应噪声完备集合经验模态分解;时空注意力卷积神经网络;复合故障诊断;小波能量特征

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(61973041)

作者(Author): 董林峰,马洁

DOI: 10.16508/j.cnki.11-5866/n.2025.05.008

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