Recognition of rolling bearing running state based on genetic algorithm and convolutional neural network

超参数 卷积神经网络 遗传算法 计算机科学 染色体 适应度函数 人工智能 渡线 模式识别(心理学) 超参数优化 算法
作者
Wanjie Lu,Hongpeng Mao,Fanhao Lin,Zilin Chen,Hua Fu,Yaosong Xu
出处
期刊:Advances in Mechanical Engineering [SAGE]
卷期号:14 (4): 168781322210956-168781322210956
标识
DOI:10.1177/16878132221095635
摘要

In this study, the GA-CNN model is proposed to realize the automatic recognition of rolling bearing running state. Firstly, to avoid the over-fitting and gradient dispersion in the training process of the CNN model, the BN layer and Dropout technology are introduced into the LeNet-5 model. Secondly, to obtain the automatic selection of hyperparameters in CNN model, a method of hyperparameter selection combined with genetic algorithm (GA) is proposed. In the proposed method, each hyperparameter is encoded as a chromosome, and each hyperparameter has a mapping relationship with the corresponding gene position on the chromosome. After the process of chromosome selection, crossover and variation, the fitness value is calculated to present the superiority of the current chromosome. The chromosomes with high fitness values are more likely to be selected in the next genetic iteration, that is, the optimal hyperparameters of the CNN model are obtained. Then, vibration signals from CWRU are used for the time-frequency analysis, and the obtained time-frequency image set is used to train and test the proposed GA-CNN model, and the accuracy of the proposed model can reach 99.85% on average, and the training speed is four times faster than the model LeNet-5. Finally, the result of the experiment on the laboratory test platform The experimental results confirm the superiority of the method and the transplantability of the optimization model.
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