基于ARN和BiLSTM的轴承剩余寿命预测方法

噪声与振动控制 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (2): 136-142.

基于ARN和BiLSTM的轴承剩余寿命预测方法

徐嘉杰，沈艳霞

（江南大学物联网工程学院，江苏无锡214000 ）

收稿日期:2022-11-07 修回日期:2023-02-14 出版日期:2024-04-18 发布日期:2024-04-08

Bearing Remaining Life Prediction Method Based on ARNs and BiLSTM

Received:2022-11-07 Revised:2023-02-14 Online:2024-04-18 Published:2024-04-08

摘要/Abstract

摘要： 针对深度学习方法进行轴承剩余使用寿命(Remaining Useful Life，RUL)预测时出现的网络退化和噪声信号干扰问题，提出一种基于注意力残差降噪模型(Attention and Residual Network，ARN)和双向长短时记忆网络(Bidirectional Long-Short-Term Memory network，BiLSTM)的轴承剩余使用寿命预测方法。ARN融合了卷积注意力机制(Convolution Block Attention Module，CBAM)和残差网络，利用通道和空间双维度注意力降低噪声特征的权重，结合软阈值函数进行降噪处理，能够同时提取到更多全局和局部的振动特征来构建健康指标(Health Indicator，HI)。以健康指标作为输入,通过BiLSTM网络映射得到RUL预测值。在IEEE PHM 2012 轴承数据集上进行所提方法与其他健康指标构建模型和RUL预测模型的对比实验，结果表明在6 种不同信噪比下(-5、-3、-1、1、3、5 dB)，所提方法的抗噪能力最强，预测误差最小。

关键词: 故障诊断, 剩余使用寿命, 轴承, 注意力机制, 残差网络, 双向长短时记忆网络

徐嘉杰, 沈艳霞. 基于ARN和BiLSTM的轴承剩余寿命预测方法[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 136-142.

[1]	葛丽英, 李志农, 胡志峰, 毛清华, 张旭辉. 两级自适应调频模式分解-同步提取变换的故障诊断方法[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 88-94.
[2]	杨岸端, 吴占涛, 袁毅, 杨宇, . 深度超圆盘分类器及其在旋转机械故障诊断中的应用[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 95-101.
[3]	宋宇航, 马萍, 李建军, 张宏立. 基于伪标签深度学习的半监督滚动轴承故障诊断模型[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 102-107.
[4]	朱国庆, 韩东颖, 黄岩, 李岳峰, 李可欣, 葛文泰. HVD分解和GA-BP神经网络结合的井架钢结构损伤识别[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 108-113.
[5]	甄冬, 李东凯, 刘英辉, 梁小夏, 冯国金, 张浩. 含点蚀的行星齿轮系统动力学特性及损伤评估研究[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 114-121.
[6]	路近, 王志国, 刘飞, . 基于STFT-ECA-ResNet18 网络模型的滚动轴承变负载故障诊断[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 122-128.
[7]	陈向民, 舒文伊, 韩梦茹, 张亢, 李博. 基于URP-ANCNN的变转速齿轮箱智能故障诊断方法[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 129-135.
[8]	李练兵, , 肖亚泽, , 张萍, , 张国峰, 吴伟强, 陈程. 基于CWT-RES34的风电机组叶片裂纹状态评估[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 143-148.
[9]	杨勇, 张帅, 金涌涛, 赵琳, 张阳, 王枭. 基于图谱功率谱熵和最大均值差异的GIS机械状态辨识方法[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 149-155.
[10]	李志博, 李媛媛, 蔡寅. 卷积神经网络与知识图谱结合的轴承故障诊断[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(2): 156-163.
[11]	古莹奎, 石昌武, 陈家芳. 基于格拉姆角场与深度卷积生成对抗网络的行星齿轮箱故障诊断[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(1): 111-118.
[12]	周凌孟, 张清华, 邓飞其, 孙国玺, 苏乃权, 朱冠华. 无量纲与SVM的石化机组旋转机械故障诊断方法[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(1): 119-125.
[13]	王晓澎, 张浩, 李欣, 肖森, 刘璇. 基于随机子空间法的滑动轴承运行模态参数识别[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(1): 126-133.
[14]	王贡献, 卢广浩, 胡志辉, 付泽. 基于自适应窗口与压缩幅值的瞬时转频估计[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(1): 134-141.
[15]	张中盘, 张明, 时瑛, 李宁钢, 董帆, 万书亭. 皮带输送机托辊故障声源定位方法[J]. 噪声与振动控制, 2024, 44(1): 142-147.