关键词:
滚动轴承
故障诊断
图神经网络
Transformer
摘要:
在复杂的工业环境中,采集的滚动轴承故障振动信号信噪比低,导致滚动轴承故障特征提取困难。针对传统的一维振动信号在噪声环境下信噪比低、故障特征信息表现不明显和特征辨识性差等问题,综合利用Transformer和图神经网络(GNN)技术,提出了基于GNN-Transformer的滚动轴承故障诊断方法,GNN能有效捕捉图的结构信息,Transformer能有效聚合长距离信息,因而能提取滚动轴承的故障特征信息,提高模型的抗噪性能和模式识别性能,实现滚动轴承故障类型自动识别和分类。首先,将原始一维振动信号转换为图数据,并提取每个节点的k阶子图;其次,利用图卷积神经网络(GCN)聚合每个子图的k阶邻域节点信息,利用全局池化更新每个节点的特征信息,并得到节点特征信息更新后的图数据;最后,利用Transformer提取每个图数据的特征信息,构建能同时描述轴承故障局部特征和全局特征的特征向量,利用分类器实现滚动轴承故障类型的智能识别。实验结果表明:该方法在强噪声干扰下仍能保持很高的轴承故障识别正确率,为一种滚动轴承智能故障特征提取和模式识别的有效方法。