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基于深度残差网络的采煤机摇臂齿轮故障诊断

李长文 程泽银 张小刚 丁华

李长文,程泽银,张小刚,等.基于深度残差网络的采煤机摇臂齿轮故障诊断[J].工矿自动化,2021,47(3):71-78..  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020110043
引用本文: 李长文,程泽银,张小刚,等.基于深度残差网络的采煤机摇臂齿轮故障诊断[J].工矿自动化,2021,47(3):71-78..  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020110043
LI Changwen, CHENG Zeyin, ZHANG Xiaogang, et al. Fault diagnosis of shearer rocker gear based on deep residual network[J]. Industry and Mine Automation, 2021, 47(3): 71-78. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020110043
Citation: LI Changwen, CHENG Zeyin, ZHANG Xiaogang, et al. Fault diagnosis of shearer rocker gear based on deep residual network[J]. Industry and Mine Automation, 2021, 47(3): 71-78. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020110043

基于深度残差网络的采煤机摇臂齿轮故障诊断

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020110043
基金项目: 

国家自然科学基金专项项目(J1924025)

山西省重点研发项目(201903D121064)

山西省科技基础条件平台项目(201805D141002)

详细信息
  • 中图分类号: TD632.2

Fault diagnosis of shearer rocker gear based on deep residual network

  • 摘要: 针对传统的采煤机摇臂齿轮故障诊断方法不能自主提取特征,导致齿轮故障诊断精度和效率不佳等问题,构建了基于深度残差网络(ResNet)的采煤机摇臂齿轮故障诊断模型。通过预激活残差单元模块降低模型的复杂度,使模型收敛速度更快;通过对振动信号进行数据重组,优化数据输入方式,提高模型对采煤机摇臂齿轮故障的识别能力。在采煤机摇臂加载实验台上进行模型验证实验,采集摇臂直齿轮正常、磨损、断裂、点蚀和裂纹5种状态下的振动信号,得出其特征具有明显差异;对测试集的混淆矩阵进行可视化分析,验证了ResNet模型能够很好地实现采煤机摇臂齿轮故障分类;与DNN模型和LeNet-5模型对比结果表明,ResNet模型具有更高的故障诊断精度和效率,综合识别率和F-score分别达到99.19%和99.05%;采用t-SNE技术对ResNet模型的最大池化层、预激活残差单元模块和全连接层输出的高维特征进行降维和可视化,验证了ResNet模型具有较强的特征提取能力。

     

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出版历程
  • 刊出日期:  2021-03-20

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