Few-Shot Fault Diagnosis Method of Rotating Machinery Using Novel MCGM Based CNN

断层(地质) 卷积神经网络 计算机科学 人工智能 模式识别(心理学) 数据建模 领域(数学分析) 数据挖掘 人工神经网络 生成对抗网络 深度学习 数学 地震学 地质学 数学分析 数据库
作者
Gongye Yu,Peng Wu,Zhe Lv,Jijie Hou,Bo Ma,Yongming Han
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Informatics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:19 (11): 10944-10955 被引量:28
标识
DOI:10.1109/tii.2023.3242813
摘要

The existing fault diagnosis methods can achieve good results when various status fault data are available. However, the construction of the diagnosis model is often unachievable in the actual application because only normal data are available, which is actually a few-shot fault diagnosis problem. Therefore, a novel intelligent few-shot fault diagnosis method of rotating machinery based on the convolutional neural network (CNN) using virtual samples generated by the mechanism character generative model (MCGM) integrating the generative adversarial network (GAN) is proposed. The distribution pattern of common parameters that reflect the fault category is learned using the GAN and source domain fault data. Then, the normal state data of the target domain is combined with the distribution common parameters to generate virtual samples in target domain based on the MCGM. Moreover, the fault diagnosis model is trained by virtual samples based on the CNN. Finally, the proposed fault diagnosis method is validated using the laboratory bearing data, the industrial data and the public data of the rotating machinery, respectively. The results show that the proposed method achieves an average accuracy of 93.38% in the diagnostic task, exhibiting at least 4.56% better performance than other comparison methods.

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