Novel multi-scale dilated CNN-LSTM for fault diagnosis of planetary gearbox with unbalanced samples under noisy environment

计算机科学 稳健性(进化) 人工智能 断层(地质) 模式识别(心理学) 噪音(视频) 交叉熵 保险丝(电气) 试验数据 卷积神经网络 深度学习 图像(数学) 工程类 程序设计语言 化学 地震学 地质学 电气工程 基因 生物化学
作者
Song-Yu Han,Xiang Zhong,Haidong Shao,Tian’ao Xu,Rongding Zhao,Junsheng Cheng
出处
期刊:Measurement Science and Technology [IOP Publishing]
卷期号:32 (12): 124002-124002 被引量:48
标识
DOI:10.1088/1361-6501/ac1b43
摘要

Lots of recent deep learning based intelligent fault diagnosis methods of planetary gearbox have achieved satisfactory accuracy with balanced training samples. Nevertheless, the fault samples are generally far less than healthy samples in practical engineering, and the collected data samples usually contain lots of noise, making it difficult to achieve accurate fault diagnosis. In order to solve these problems, this paper proposes a new method called novel multi-scale dilated convolutional neural network with long short-term memory (CNN-LSTM). Firstly, a novel multi-scale dilated CNN is constructed using new dilated strategy to enrich the coverage of the fields of view and avoid the loss of original information, which could adequately mine the distinguishing features of small samples. Secondly, an adaptive weight unit combined with LSTM is designed to fuse the distinguishing features and improve their robustness to noise. Finally, to pay more attention to the small samples and easily confused samples, a new-type loss function called enhanced cross entropy is developed. The test and analysis of the planetary gearbox data sets prove that the proposed method shows better diagnosis performance than other comparison methods using unbalanced training samples.
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