在结构健康监测系统中重构缺失响应数据对于准确评估结构工作状况至关重要。提出了一种基于双向长短期记忆网络和注意力机制的缺失振动响应重构网络——序列到序列-双向长短时记忆网络-注意力模型。该网络在序列到序列(sequence to sequ...在结构健康监测系统中重构缺失响应数据对于准确评估结构工作状况至关重要。提出了一种基于双向长短期记忆网络和注意力机制的缺失振动响应重构网络——序列到序列-双向长短时记忆网络-注意力模型。该网络在序列到序列(sequence to sequence,Seq2Seq)架构的基础上,将响应重构问题建模为序列生成问题,利用数据间潜在的时空关系显著提高模型的重构性能。此外,提出了一种基于均值平滑的损失计算方法评估模型的整体性能。通过对八自由度振动系统数值算例以及道林厅人行桥实际监测数据的研究,验证了所提出模型的鲁棒性与准确性。试验结果表明,该模型在不同噪声环境下均能胜任响应重构任务,在低信噪比的情况下仍表现出优异的重构性能。展开更多
当前推特等国外社交平台,已成为从事网络黑灰产犯罪不可或缺的工具,对推特上黑灰产账号进行发现、检测和分类对于打击网络犯罪、维护社会稳定具有重大意义。现有的推文分类模型双向长短时记忆网络(bi-directional long short-term memor...当前推特等国外社交平台,已成为从事网络黑灰产犯罪不可或缺的工具,对推特上黑灰产账号进行发现、检测和分类对于打击网络犯罪、维护社会稳定具有重大意义。现有的推文分类模型双向长短时记忆网络(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)可以学习推文的上下文信息,却无法学习局部关键信息,卷积神经网络(convolution neural network,CNN)模型可以学习推文的局部关键信息,却无法学习推文的上下文信息。结合BiLSTM与CNN两种模型的优势,提出了BiLSTM-CNN推文分类模型,该模型将推文进行向量化后,输入BiLSTM模型学习推文的上下文信息,再在BiLSTM模型后引入CNN层,进行局部特征的提取,最后使用全连接层将经过池化的特征连接在一起,并应用softmax函数进行四分类。模型在自主构建的中文推特黑灰产推文数据集上进行实验,并使用TextCNN、TextRNN、TextRCNN三种分类模型作为对比实验,实验结果显示,所提的BiLSTM-CNN推文分类模型在对四类推文进行分类的宏准确率为98.32%,明显高于TextCNN、TextRNN和TextRCNN三种模型的准确率。展开更多
滚动轴承作为机械设备的重要部件,对其进行剩余使用寿命预测在企业的生产过程中变得越来越重要。目前,虽然主流的卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)可以自动地从轴承的振动信号中提取特征,却不能给特征分配不同的权重来...滚动轴承作为机械设备的重要部件,对其进行剩余使用寿命预测在企业的生产过程中变得越来越重要。目前,虽然主流的卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)可以自动地从轴承的振动信号中提取特征,却不能给特征分配不同的权重来提高模型对重要特征的关注程度,对于长时间序列容易丢失重要信息。另外,神经网络中隐藏层神经元个数、学习率以及正则化参数等超参数还需要依靠人工经验设置。为了解决上述问题,提出基于灰狼优化(grey wolf optimizer, GWO)算法、优化集合CNN、双向长短期记忆(bidirectional long short term memory, BiLSTM)网络和注意力机制(Attention)轴承剩余使用寿命预测方法。首先,从原始振动信号中提取时域、频域以及时频域特征指标构建可选特征集;然后,通过构建考虑特征相关性、鲁棒性和单调性的综合评价指标筛选出高于设定阈值的轴承退化敏感特征集,作为预测模型的输入;最后,将预测值和真实值的均方误差作为GWO算法的适应度函数,优化预测模型获得最优隐藏层神经元个数、学习率和正则化参数,利用优化后模型进行剩余使用寿命预测,并在公开数据集上进行验证。结果表明,所提方法可在非经验指导下获得最优的超参数组合,优化后的预测模型与未进行优化模型相比,平均绝对误差与均方根误差分别降低了28.8%和24.3%。展开更多
实际化工工业过程数据往往存在多重共线性、高度非线性等多重特性,这会严重影响传统软测量模型对关键质量变量的预测精度。针对这一局限性,提出了一种分布式非线性映射和并行输入的双向长短记忆(distributed nonlinear mapping and para...实际化工工业过程数据往往存在多重共线性、高度非线性等多重特性,这会严重影响传统软测量模型对关键质量变量的预测精度。针对这一局限性,提出了一种分布式非线性映射和并行输入的双向长短记忆(distributed nonlinear mapping and parallel input bidirectional long short-term memory,DNMPI-BiLSTM)软测量模型。在所提策略中,首先为了阐述过程变量与质量变量之间的关联性,采用互信息以及最大相关最小冗余方法对输入数据集进行分类。随后,为了充分挖掘工业过程内部所包含的高度复杂的非线性关系,利用深度极限学习机的隐藏层对子过程变量空间进行非线性映射到高维空间。最后,将三类数据的非线性映射结果并行,建立了基于分布式非线性映射和并行输入的DNMPI-BiLSTM软测量模型,以提升模型对复杂工业过程质量变量的预测能力。通过三个工业案例验证所提方法的有效性,仿真结果表明,所提出的基于分布式非线性映射和并行输入的BiLSTM软测量建模方法的预测精度优于其他先进模型。展开更多
文摘在结构健康监测系统中重构缺失响应数据对于准确评估结构工作状况至关重要。提出了一种基于双向长短期记忆网络和注意力机制的缺失振动响应重构网络——序列到序列-双向长短时记忆网络-注意力模型。该网络在序列到序列(sequence to sequence,Seq2Seq)架构的基础上,将响应重构问题建模为序列生成问题,利用数据间潜在的时空关系显著提高模型的重构性能。此外,提出了一种基于均值平滑的损失计算方法评估模型的整体性能。通过对八自由度振动系统数值算例以及道林厅人行桥实际监测数据的研究,验证了所提出模型的鲁棒性与准确性。试验结果表明,该模型在不同噪声环境下均能胜任响应重构任务,在低信噪比的情况下仍表现出优异的重构性能。
文摘滚动轴承作为机械设备的重要部件,对其进行剩余使用寿命预测在企业的生产过程中变得越来越重要。目前,虽然主流的卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)可以自动地从轴承的振动信号中提取特征,却不能给特征分配不同的权重来提高模型对重要特征的关注程度,对于长时间序列容易丢失重要信息。另外,神经网络中隐藏层神经元个数、学习率以及正则化参数等超参数还需要依靠人工经验设置。为了解决上述问题,提出基于灰狼优化(grey wolf optimizer, GWO)算法、优化集合CNN、双向长短期记忆(bidirectional long short term memory, BiLSTM)网络和注意力机制(Attention)轴承剩余使用寿命预测方法。首先,从原始振动信号中提取时域、频域以及时频域特征指标构建可选特征集;然后,通过构建考虑特征相关性、鲁棒性和单调性的综合评价指标筛选出高于设定阈值的轴承退化敏感特征集,作为预测模型的输入;最后,将预测值和真实值的均方误差作为GWO算法的适应度函数,优化预测模型获得最优隐藏层神经元个数、学习率和正则化参数,利用优化后模型进行剩余使用寿命预测,并在公开数据集上进行验证。结果表明,所提方法可在非经验指导下获得最优的超参数组合,优化后的预测模型与未进行优化模型相比,平均绝对误差与均方根误差分别降低了28.8%和24.3%。
文摘实际化工工业过程数据往往存在多重共线性、高度非线性等多重特性,这会严重影响传统软测量模型对关键质量变量的预测精度。针对这一局限性,提出了一种分布式非线性映射和并行输入的双向长短记忆(distributed nonlinear mapping and parallel input bidirectional long short-term memory,DNMPI-BiLSTM)软测量模型。在所提策略中,首先为了阐述过程变量与质量变量之间的关联性,采用互信息以及最大相关最小冗余方法对输入数据集进行分类。随后,为了充分挖掘工业过程内部所包含的高度复杂的非线性关系,利用深度极限学习机的隐藏层对子过程变量空间进行非线性映射到高维空间。最后,将三类数据的非线性映射结果并行,建立了基于分布式非线性映射和并行输入的DNMPI-BiLSTM软测量模型,以提升模型对复杂工业过程质量变量的预测能力。通过三个工业案例验证所提方法的有效性,仿真结果表明,所提出的基于分布式非线性映射和并行输入的BiLSTM软测量建模方法的预测精度优于其他先进模型。
