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
安全是民航业的核心主题。针对目前民航非计划事件分析严重依赖专家经验及分析效率低下的问题,文章提出一种结合Word2vec和双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)神经网络模型的民航非计划事件分析方法。首先采...安全是民航业的核心主题。针对目前民航非计划事件分析严重依赖专家经验及分析效率低下的问题,文章提出一种结合Word2vec和双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)神经网络模型的民航非计划事件分析方法。首先采用Word2vec模型针对事件文本语料进行词向量训练,缩小空间向量维度;然后通过BiLSTM模型自动提取特征,获取事件文本的完整序列信息和上下文特征向量;最后采用softmax函数对民航非计划事件进行分类。实验结果表明,所提出的方法分类效果更好,能达到更优的准确率和F 1值,对不平衡数据样本同样具有较稳定的分类性能,证明了该方法在民航非计划事件分析上的适用性和有效性。展开更多
为提取能表示滚动轴承寿命退化的深层特征,用变分模态分解算法(Variational Model Decomposition,VMD)分解轴承的横向振动信号。为了解决VMD中需要手动选取惩罚因子α及模态分量数目K的问题,用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimizati...为提取能表示滚动轴承寿命退化的深层特征,用变分模态分解算法(Variational Model Decomposition,VMD)分解轴承的横向振动信号。为了解决VMD中需要手动选取惩罚因子α及模态分量数目K的问题,用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对VMD进行了优化,以提取出更能代表寿命变化的特征。在此基础上,将筛选的特征输入到双向长短时记忆(Bi-directional Long Short-Term Memory,BiLSTM)网络中进行剩余使用寿命预测。通过实验并与其他深度模型进行对比,该文提出模型的均方误差等指标均比其他几种模型更低,证明了该文模型在轴承剩余使用寿命预测上的有效性。展开更多
F_(10.7)指数是太阳活动的重要指标,准确预测F_(10.7)指数有助于预防和缓解太阳活动对无线电通信、导航和卫星通信等领域的影响.基于F_(10.7)射电流量的特性,在双向长短时记忆网络(Bidirectional Long Short-Term Memory Network,BiLSTM...F_(10.7)指数是太阳活动的重要指标,准确预测F_(10.7)指数有助于预防和缓解太阳活动对无线电通信、导航和卫星通信等领域的影响.基于F_(10.7)射电流量的特性,在双向长短时记忆网络(Bidirectional Long Short-Term Memory Network,BiLSTM)基础上融入注意力机制(Attention),提出了一种基于BiLSTM-Attention的F_(10.7)预报模型.在加拿大DRAO数据集上其平均绝对误差(MAE)为5.38,平均绝对百分比误差(MAPE)控制在5%以内,相关系数(R)高达0.987,与其他RNN模型相比拥有优越的预测性能.针对中国廊坊L&S望远镜观测的F_(10.7)数据集,提出了一种转换平均校准(Conversion Average Calibration,CAC)方法进行数据预处理,处理后的数据与DRAO数据集具有较高的相关性.基于该数据集对比分析了RNN系列模型的预报效果,实验结果表明,BiLSTM-Attention和BiLSTM两种模型在预测F_(10.7)指数方面具有较好的优势,表现出较好的预测性能和稳定性.展开更多
空调负荷的精准预测对建筑空调系统优化控制具有重要意义。为提高空调负荷预测精度,提出了一种基于奇异谱分析(SSA,Singular Spectrum Analysis)的卷积神经网络(CNN,Convolutional Neural Network)和双向长短时记忆网络(BiLSTM,Bidirect...空调负荷的精准预测对建筑空调系统优化控制具有重要意义。为提高空调负荷预测精度,提出了一种基于奇异谱分析(SSA,Singular Spectrum Analysis)的卷积神经网络(CNN,Convolutional Neural Network)和双向长短时记忆网络(BiLSTM,Bidirectional Long Short Term Memory)短期空调负荷预测模型。使用皮尔森相关系数选取与空调负荷高相关性特征。针对空调负荷的波动性和随机性,采用SSA将空调负荷分解为多个分量,同时将各个分量带入CNN-BiLSTM模型进行预测,该模型利用了CNN的特征提取和BiLSTM的双向学习能力,并将各个分量预测结果进行重构。通过不同建筑类型的空调数据对该模型进行验证分析,发现所提出模型在预测办公建筑空调负荷中RMSE、MAPE和MAE为19.47RT、14.72RT和2.33%,在预测商业建筑空调负荷中RMSE、MAPE和MAE为82.5RT、34.21RT和0.87%。结果表明,所提出的模型具有普适性且精度较高,可进行推广应用。展开更多
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%。
文摘安全是民航业的核心主题。针对目前民航非计划事件分析严重依赖专家经验及分析效率低下的问题,文章提出一种结合Word2vec和双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)神经网络模型的民航非计划事件分析方法。首先采用Word2vec模型针对事件文本语料进行词向量训练,缩小空间向量维度;然后通过BiLSTM模型自动提取特征,获取事件文本的完整序列信息和上下文特征向量;最后采用softmax函数对民航非计划事件进行分类。实验结果表明,所提出的方法分类效果更好,能达到更优的准确率和F 1值,对不平衡数据样本同样具有较稳定的分类性能,证明了该方法在民航非计划事件分析上的适用性和有效性。
文摘为提取能表示滚动轴承寿命退化的深层特征,用变分模态分解算法(Variational Model Decomposition,VMD)分解轴承的横向振动信号。为了解决VMD中需要手动选取惩罚因子α及模态分量数目K的问题,用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对VMD进行了优化,以提取出更能代表寿命变化的特征。在此基础上,将筛选的特征输入到双向长短时记忆(Bi-directional Long Short-Term Memory,BiLSTM)网络中进行剩余使用寿命预测。通过实验并与其他深度模型进行对比,该文提出模型的均方误差等指标均比其他几种模型更低,证明了该文模型在轴承剩余使用寿命预测上的有效性。
文摘F_(10.7)指数是太阳活动的重要指标,准确预测F_(10.7)指数有助于预防和缓解太阳活动对无线电通信、导航和卫星通信等领域的影响.基于F_(10.7)射电流量的特性,在双向长短时记忆网络(Bidirectional Long Short-Term Memory Network,BiLSTM)基础上融入注意力机制(Attention),提出了一种基于BiLSTM-Attention的F_(10.7)预报模型.在加拿大DRAO数据集上其平均绝对误差(MAE)为5.38,平均绝对百分比误差(MAPE)控制在5%以内,相关系数(R)高达0.987,与其他RNN模型相比拥有优越的预测性能.针对中国廊坊L&S望远镜观测的F_(10.7)数据集,提出了一种转换平均校准(Conversion Average Calibration,CAC)方法进行数据预处理,处理后的数据与DRAO数据集具有较高的相关性.基于该数据集对比分析了RNN系列模型的预报效果,实验结果表明,BiLSTM-Attention和BiLSTM两种模型在预测F_(10.7)指数方面具有较好的优势,表现出较好的预测性能和稳定性.
文摘空调负荷的精准预测对建筑空调系统优化控制具有重要意义。为提高空调负荷预测精度,提出了一种基于奇异谱分析(SSA,Singular Spectrum Analysis)的卷积神经网络(CNN,Convolutional Neural Network)和双向长短时记忆网络(BiLSTM,Bidirectional Long Short Term Memory)短期空调负荷预测模型。使用皮尔森相关系数选取与空调负荷高相关性特征。针对空调负荷的波动性和随机性,采用SSA将空调负荷分解为多个分量,同时将各个分量带入CNN-BiLSTM模型进行预测,该模型利用了CNN的特征提取和BiLSTM的双向学习能力,并将各个分量预测结果进行重构。通过不同建筑类型的空调数据对该模型进行验证分析,发现所提出模型在预测办公建筑空调负荷中RMSE、MAPE和MAE为19.47RT、14.72RT和2.33%,在预测商业建筑空调负荷中RMSE、MAPE和MAE为82.5RT、34.21RT和0.87%。结果表明,所提出的模型具有普适性且精度较高,可进行推广应用。
