Inverse physics–informed neural networks for digital twin–based bearing fault diagnosis under imbalanced samples

方位(导航) 人工神经网络 断层(地质) 振动 计算机科学 人工智能 数据挖掘 控制理论(社会学) 地质学 地震学 量子力学 物理 控制(管理)
作者
Yi Qin,Hongyu Liu,Yi Wang,Yongfang Mao
出处
期刊:Knowledge Based Systems [Elsevier]
卷期号:292: 111641-111641 被引量:97
标识
DOI:10.1016/j.knosys.2024.111641
摘要

In actual engineering, insufficient bearing samples for each fault category presents a substantial obstacle to the intelligent fault diagnosis of rolling bearings. To address sample imbalance, this work explores a novel bearing fault data–generation approach based on digital twin technique. First, an inverse physics–informed neural network (PINN) is built to recognize dynamic model parameters by embedding a bearing dynamic model into a neural network. In this network, a boundary loss is designed to quickly determine the approximate ranges of parameters that can accelerate network convergence, and a true value loss is constructed for the assessment of spectral discrepancy between simulated and actual data. Then, using an inverse PINN, a bearing fault dynamic model, and real vibration data, we propose a digital twin–based fault data–generation method for producing high-quality bearing fault samples under multiple working conditions and fault modes. Finally, the developed approach is applied to generate bearing fault vibration samples under a specific working condition. The samples are used for training the diagnostic network, thus solving the issue of sample imbalance. The comparison results of several experiments suggest that the developed data-generation method effectively improves the precision of cross-working-condition bearing fault diagnosis and surpasses multiple state-of-the-art methods.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
没有熬夜发布了新的文献求助10
2秒前
依依完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
科研小白发布了新的文献求助10
3秒前
maoamo2024发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
mysci完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
高兴可乐完成签到,获得积分20
5秒前
enterdawn完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
D调的华丽完成签到,获得积分10
5秒前
陈思雨发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
Clare发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
咩咩完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
9秒前
Jerome完成签到,获得积分20
9秒前
9秒前
酷波er应助乐观文轩采纳,获得10
9秒前
标致雪碧发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
jiayu发布了新的文献求助30
13秒前
13秒前
14秒前
浮晨完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
bkagyin应助书生采纳,获得30
16秒前
Jerome发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
鲲鹏戏龙完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
杨佳莉发布了新的文献求助10
17秒前
fasdf应助Vivian采纳,获得10
17秒前
标致雪碧完成签到,获得积分10
17秒前
高分求助中
Theoretical Modelling of Unbonded Flexible Pipe Cross-Sections 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 880
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Stop Talking About Wellbeing: A Pragmatic Approach to Teacher Workload 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5615265
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4700164
关于积分的说明 14906941
捐赠科研通 4741703
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2548025
邀请新用户注册赠送积分活动 1511771
关于科研通互助平台的介绍 1473781