结合CNN和LSTM的滚动轴承剩余使用寿命预测方法

• 作者: 王玉静 李少鹏 康守强 谢金宝 MIKULOVICH V I
• 来源期刊: 振动、测试与诊断
• 关键词: 滚动轴承 卷积神经网络 长短时记忆神经网络 趋势性量化健康指标 剩余使用寿命预测
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 439-446
• 页数: 8页
• 分类号: TH133.33|TN911.7|TH165.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2021.03.003

摘要

针对滚动轴承存在性能退化渐变故障和突发故障两种模式下的剩余使用寿命(remaining useful life,简称RUL)预测困难的问题,提出一种结合卷积神经网络(convolution neural networks,简称CNN)和长短时记忆(long short term memory,简称LSTM)神经网络的滚动轴承RUL预测方法.首先,对滚动轴承原始振动信号作快速傅里叶变换(fast Fourier transform,简称FFT);其次,将预处理所得到的频域幅值信号进行归一化处理后,将其作为CNN的输入,并利用CNN自适应提取局部内在有用信息,学习并挖掘深层特征,避免传统算法需要专家大量经验的弊端;然后,再将深层特征输入到LSTM网络中,构建趋势性量化健康指标,同时确定失效阈值;最后,运用移动平均法进行平滑处理,消除局部振荡,再利用多项式曲线拟合,预测未来失效时刻,实现滚动轴承RUL预测.实验结果表明,所提方法构建的趋势性量化健康指标在两种故障模式下都具有良好的单调趋势性,预测结果能够较好地接近真实寿命值.