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基于VMD-CNN-BiTCN滚动轴承故障诊断 被引量:3
1
作者 徐志祥 玄永伟 +1 位作者 王洪洋 王壬杰 《微特电机》 2025年第2期68-73,共6页
针对滚动轴承故障诊断中,传统卷积神经网络(CNN)特征提取感受野受限、无法有效提取数据时序特征的问题,提出了一种CNN结合双向时间卷积网络(BiTCN)的模型,该模型能够扩展感受野并有效捕获数据的时序特征。将原始振动信号通过变分模态(V... 针对滚动轴承故障诊断中,传统卷积神经网络(CNN)特征提取感受野受限、无法有效提取数据时序特征的问题,提出了一种CNN结合双向时间卷积网络(BiTCN)的模型,该模型能够扩展感受野并有效捕获数据的时序特征。将原始振动信号通过变分模态(VMD)分解为K个本征模函数(IMF);将分解后的信号输入到CNN层中进行特征提取和信号压缩;将该信号送入BiTCN中,提取正反两个方向的时序特征,使用膨胀卷积最大化感受野;通过池化层和全连接层实现滚动轴承故障诊断。实验结果显示,该模型在特征提取能力和时序特征感知具有显著优势,能够在多个数据集中表现出良好的故障诊断性能和泛化能力。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 卷积神经网络 双向时间卷积网络 变分模态分解
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基于CPO的IFMD-BiTCN-BiGRU-AT断路器寿命预测方法研究
2
作者 李斌 王幸之 王志鹏 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第10期255-268,共14页
为提高断路器寿命预测效率并制定合理的维修方案,基于断路器非周期振动信号可以充分表征剩余寿命的特性,提出一种基于冠豪猪优化算法(CPO)的改进特征模态分解-双向时间卷积网络-双向门控循环单元-注意力机制(IFMD-BiTCN-BiGRU-AT)预测... 为提高断路器寿命预测效率并制定合理的维修方案,基于断路器非周期振动信号可以充分表征剩余寿命的特性,提出一种基于冠豪猪优化算法(CPO)的改进特征模态分解-双向时间卷积网络-双向门控循环单元-注意力机制(IFMD-BiTCN-BiGRU-AT)预测模型。首先通过融合适应度函数和新周期估计方法改进特征模态分解法,弥补其处理非周期信号能力差的缺陷,并利用CPO实现IFMD自适应分解。其次,引入双向并行结构及注意力机制,构建BiTCN-BiGRU-AT预测模型来充分提取时间-空间重要特征,同时利用CPO搜索最优超参组合。最后,搭建断路器信号采集处理实验平台进行实验验证,用该方法进行预测并设计消融实验及多模型对比实验。最终,该方法得到的拟合度、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)指标分别为99.28%、80.33、98.17。相较于其他3种信号处理方法,经IFMD处理后,预测拟合度平均提高19.7%,且有最高的预测效率;相较于其他模型,该模型的预测拟合度平均提高18.3%,MAE、RMSE平均降低60.9%、61.6%。实验结果表明了该方法的有效性与性能优势。 展开更多
关键词 改进特征模态分解 冠豪猪优化算法 双向时间卷积网络 双向门控循环单元 剩余寿命预测
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考虑数据分解和Gish-BiTCN-MHSA的短期光伏功率预测
3
作者 刘海鹏 何艳苹 +2 位作者 金怀平 方奇文 吴洪 《太阳能学报》 北大核心 2025年第8期430-438,共9页
为有效应对分布式光伏电站输出功率的波动对电网稳定性的挑战,提出一个新的短期光伏功率预测框架。首先,使用最优变分模态分解(OVMD)技术将原始光伏功率数据分解成多个模态分量,并将其与相关特征融合,生成一系列子序列。然后,采用结合G... 为有效应对分布式光伏电站输出功率的波动对电网稳定性的挑战,提出一个新的短期光伏功率预测框架。首先,使用最优变分模态分解(OVMD)技术将原始光伏功率数据分解成多个模态分量,并将其与相关特征融合,生成一系列子序列。然后,采用结合Gish激活函数的双向时间卷积网络(Gish-BiTCN)对每个子序列进行预测,引入多头注意力机制(MHSA)使模型更加关注和捕捉时间相关特征。最后,通过对所有子序列的预测值进行重构得到最终的预测结果。通过实验验证其在光伏发电预测方面的优越性。 展开更多
关键词 光伏功率预测 变分模态分解 双向时间卷积网络 多头自注意力机制 鲸鱼优化算法 激活函数
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土石坝渗流预测的BiTCN-Attention-LSSVM模型研究
4
作者 傅蜀燕 杨石勇 +2 位作者 陈德辉 王子轩 欧斌 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第1期118-128,共11页
为了克服常规机器学习模型在处理时序数据时难以有效捕捉长期依赖关系和局部重要性的局限,提出了一种基于双向时序卷积神经网络(BiTCN)、注意力机制(Attention)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的土石坝渗流预测耦合模型。该模型利用BiTCN... 为了克服常规机器学习模型在处理时序数据时难以有效捕捉长期依赖关系和局部重要性的局限,提出了一种基于双向时序卷积神经网络(BiTCN)、注意力机制(Attention)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的土石坝渗流预测耦合模型。该模型利用BiTCN从前、后两个方向捕获时序数据中的长期依赖关系,引入Attention机制帮助模型专注于与预测相关的关键局部特征,并将BiTCN-Attention深度处理后的特征输入LSSVM模型中进行预测,最后以2个不同的数据集分析了模型的预测效果。案例分析表明:与LSSVM、CNN-LSSVM和TCN-LSSVM相比,BiTCN-Attention-LSSVM模型预测的各项评价指标均为最优,在土石坝测压管水位预测中展现出更高的模型精度和稳定性;BiTCN与Attention的相互结合能够更好地提取时序数据中的相互依赖关系,将BiTCN-Attention提取的特征输入LSSVM中进行预测可获得良好的预测性能,数据集扩充处理后有效提高了模型的学习能力。 展开更多
关键词 土石坝测压管水位 渗流预测 双向时序卷积神经网络 注意力机制 最小二乘支持向量机
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基于改进BiTCN和BiGRU的轴承变转速故障分类模型
5
作者 王文昊 亚森江·加入拉 +2 位作者 肖杨 吕路辉 兰志岗 《机电工程》 北大核心 2025年第12期2343-2353,共11页
为了提升变速故障数据集特征提取的准确率,减少传统神经网络在时间序列数据处理上的局限性,提出了一种基于改进双向时间卷积网络(BiTCN)和双向门控循环单元(BiGRU)的滚动轴承故障诊断方法。首先,通过变分模态分解(VMD)和快速傅里叶变换(... 为了提升变速故障数据集特征提取的准确率,减少传统神经网络在时间序列数据处理上的局限性,提出了一种基于改进双向时间卷积网络(BiTCN)和双向门控循环单元(BiGRU)的滚动轴承故障诊断方法。首先,通过变分模态分解(VMD)和快速傅里叶变换(FFT)对原始数据进行了预处理,引入了时间卷积网络(TCN)以提升卷积神经网络(CNN)在处理时间数据方面的性能,并引入了门控循环单元(GRU)以减少数据冗余;然后,构建了网络模型,使用改进BiTCN-BiGRU并行网络架构来提取滚动轴承振动信号的空间和时序特征,并利用交叉注意力机制以加强对重要信息的辨别,从而优化特征选择过程;最后,使用Kolmogorov-Arnold网络(KAN)层对滚动轴承故障数据进行了分类,借助实验和不同模型的对比分析,验证了改进BiTCN-BiGRU模型的泛化能力。研究结果证明:该模型在不同划分比例的训练、测试和验证样本下,轴承故障识别的准确率均高于一些常规深度学习算法;此外,在变速故障数据集下,该模型能够可靠地识别不同类型的轴承故障,并显示出良好的泛化能力;在两个数据集上的分类准确率分别达到了99.32%和96.39%。该模型在变转速故障诊断场景中能够显著提高故障识别准确率。 展开更多
关键词 滚动轴承故障诊断 双向时间卷积网络模型 双向门控循环模型 变分模态分解 快速傅里叶变换 故障识别准确率 泛化能力
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采用CNN和Bidirectional GRU的时间序列分类研究 被引量:27
6
作者 张国豪 刘波 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2019年第6期916-927,共12页
时间序列数据具有非离散性、数据之间的时序相关性、特征空间维度大等特点,当前大多数分类方法需要经过复杂的数据处理或特征工程,未考虑到时间序列具有不同时间尺度特征以及序列数据之间的时序依赖。通过结合卷积神经网络和循环神经网... 时间序列数据具有非离散性、数据之间的时序相关性、特征空间维度大等特点,当前大多数分类方法需要经过复杂的数据处理或特征工程,未考虑到时间序列具有不同时间尺度特征以及序列数据之间的时序依赖。通过结合卷积神经网络和循环神经网络中的双向门控循环单元,提出了一个新的端对端深度学习神经网络模型BiGRU-FCN,不需要对数据进行复杂的预处理,并且通过不同的网络运算来获取多种特征信息,如卷积神经网络在时序信息上的空间特征以及双向循环神经网络在序列上的双向时序依赖特征,对单维时间序列进行分类。在大量的基准数据集上对模型进行实验与评估,实验结果表明,与现有的多种方法相比,所提出的模型具有更高的准确率,具有很好的分类效果。 展开更多
关键词 时间序列分类 深度学习 卷积神经网络 循环神经网络 双向门控循环单元
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基于小波熵特征融合和ISSA-BiTCN的直流输电故障定位 被引量:6
7
作者 李瑞灵 高学军 +2 位作者 王灿 余波 徐彦彬 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第26期11303-11313,共11页
特高压三端混合直流输电系统作为直流输电的一种重要形式,存在传输距离较长而导致的线路故障率较高的问题,对其进行准确的故障定位是系统稳定运行的基础。针对现有故障定位方法应用于输电线路单极接地故障时存在的高阻接地故障下定位模... 特高压三端混合直流输电系统作为直流输电的一种重要形式,存在传输距离较长而导致的线路故障率较高的问题,对其进行准确的故障定位是系统稳定运行的基础。针对现有故障定位方法应用于输电线路单极接地故障时存在的高阻接地故障下定位模糊、精度较低的问题,提出了一种基于小波包熵特征融合提取故障特征,再由改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)优化的双向时域卷积网络(bidirectional time-domain convolution network,BiTCN)模型的故障定位方法。首先,利用小波包变换提取线模电压行波信号,利用信息熵刻画电压波形中的深层故障特征,形成熵特征融合特征向量构成的特征矩阵作为BiTCN模型的输入;其次,搭建并训练BiTCN模型,并利用ISSA的迭代寻优对其进行优化,最终实现三端混合直流输电线路故障的精确定位;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建系统模型,验证所提方法的可实施性。结果表明该方法定位精度较高,具有较好的泛化能力和鲁棒性,对高阻故障耐受能力较好。 展开更多
关键词 三端混合直流输电系统 小波包熵特征融合 改进麻雀搜索算法 双向时域卷积网络
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A Time Series Intrusion Detection Method Based on SSAE,TCN and Bi-LSTM 被引量:1
8
作者 Zhenxiang He Xunxi Wang Chunwei Li 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2024年第1期845-871,共27页
In the fast-evolving landscape of digital networks,the incidence of network intrusions has escalated alarmingly.Simultaneously,the crucial role of time series data in intrusion detection remains largely underappreciat... In the fast-evolving landscape of digital networks,the incidence of network intrusions has escalated alarmingly.Simultaneously,the crucial role of time series data in intrusion detection remains largely underappreciated,with most systems failing to capture the time-bound nuances of network traffic.This leads to compromised detection accuracy and overlooked temporal patterns.Addressing this gap,we introduce a novel SSAE-TCN-BiLSTM(STL)model that integrates time series analysis,significantly enhancing detection capabilities.Our approach reduces feature dimensionalitywith a Stacked Sparse Autoencoder(SSAE)and extracts temporally relevant features through a Temporal Convolutional Network(TCN)and Bidirectional Long Short-term Memory Network(Bi-LSTM).By meticulously adjusting time steps,we underscore the significance of temporal data in bolstering detection accuracy.On the UNSW-NB15 dataset,ourmodel achieved an F1-score of 99.49%,Accuracy of 99.43%,Precision of 99.38%,Recall of 99.60%,and an inference time of 4.24 s.For the CICDS2017 dataset,we recorded an F1-score of 99.53%,Accuracy of 99.62%,Precision of 99.27%,Recall of 99.79%,and an inference time of 5.72 s.These findings not only confirm the STL model’s superior performance but also its operational efficiency,underpinning its significance in real-world cybersecurity scenarios where rapid response is paramount.Our contribution represents a significant advance in cybersecurity,proposing a model that excels in accuracy and adaptability to the dynamic nature of network traffic,setting a new benchmark for intrusion detection systems. 展开更多
关键词 network intrusion detection bidirectional long short-term memory network time series stacked sparse autoencoder temporal convolutional network time steps
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基于特征交叉注意力机制融合的轴承故障诊断方法 被引量:2
9
作者 赵国超 刘崇德 +2 位作者 宋宇宁 金鑫 李伟华 《振动与冲击》 北大核心 2025年第12期228-237,共10页
为了解决轴承振动信号特征提取不充分导致故障诊断准确率低的问题,提出一种基于特征交叉注意力机制融合的轴承故障诊断方法,建立CNN-BiTCN-CA诊断模型。采用变分模态分解和快速傅里叶变换对原始信号进行重构,分别使用卷积神经网络(convo... 为了解决轴承振动信号特征提取不充分导致故障诊断准确率低的问题,提出一种基于特征交叉注意力机制融合的轴承故障诊断方法,建立CNN-BiTCN-CA诊断模型。采用变分模态分解和快速傅里叶变换对原始信号进行重构,分别使用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和双向时间卷积网络(bidirectional temporal convolutional network,BiTCN)提取时频特征,通过交叉注意力机制(cross-attention mechanism,CA)融合时频特征的能力,充分提取原始信号故障特征,利用全连接层实现滚动轴承故障类型的精确诊断。试验研究表明:在含信噪比为9.32 dB、标准差为2.98的高斯白噪声的环境下,使用CNN-BiTCN-CA模型轴承故障分类准确率为99.88%,相较于使用CNN、BiTCN和结合自注意力机制的卷积神经网络(CNN with self-attention mechanism,CNN-SA)诊断轴承故障,准确率分别提升约22.79%、4.85%和4.19%;在引入信噪比为3.31 dB、标准差为5.96的高斯白噪声时,该模型仍然可以达到96.12%的诊断准确率。CNN-BiTCN-CA模型能够深入提取轴承信号中的故障特征,有效提高故障分类准确性。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 双向时间卷积网络(bitcn) 时频融合 交叉注意力机制(CA)
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基于多空间维度联合方法改进的BiLSTM出水氨氮预测方法 被引量:3
10
作者 王雷 张煜 +3 位作者 赵艺琨 刘明勇 刘子航 李杰 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第2期17-24,共8页
出水氨氮作为衡量污水处理厂水质处理工艺的重要指标之一,准确预测污水处理厂出水水质中的氨氮含量对于及时调整处理工艺,保障水环境安全有着重要的作用。提出了一种基于联合多空间维度(Multi-spatial Dimensional Cooperative Attenti... 出水氨氮作为衡量污水处理厂水质处理工艺的重要指标之一,准确预测污水处理厂出水水质中的氨氮含量对于及时调整处理工艺,保障水环境安全有着重要的作用。提出了一种基于联合多空间维度(Multi-spatial Dimensional Cooperative Attention)改进的双向长短期记忆网络(Bi-directional Long Short-Term Memory,BiLSTM)的水质预测模型,首先通过皮尔逊(Pearson)系数法筛选出与出水氨氮相关性较强的总氮、污泥沉降比和温度3个指标作为模型输入,联合3个维度的强相关信息对未来6 h的出水氨氮进行预测。结果表明,MDCA-BiLSTM模型在融合残差序列后对出水氨氮的预测准确率R2为0.979,并在太平污水处理厂和文昌污水处理厂两个站点收集到的数据集上总氮、总磷和溶解氧的均方根误差分别为0.002、0.003、0.001和0.004、0.003、0.002;预测精度分别为0.959、0.947、0.971和0.962、0.951、0.983;与BiLSTM相比,均方根误差分别降低了0.007、0.007、0.007和0.017、0.006、0.005;预测精度分别提高了0.176、0.183、0.258和0.098、0.109、0.11。同时,该模型在面对未来6、12和24 h的预测步长时,仍能够达到0.956、0.933和0.917的预测精度,说明改进后的模型在预测准确性和鲁棒性方面表现出显著优势。该方法能够有效提高污水处理厂出水氨氮的及其他指标的预测准确性,可作为水资源循环和管理决策的一种有效参考手段,具有较强的实际应用价值。 展开更多
关键词 水质参数 时序预测 时序卷积网络 双向长短期记忆循环神经网络 注意力机制
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动态时间序列建模的多模态情感识别方法 被引量:3
11
作者 李佳泽 梅红岩 +1 位作者 贾丽云 李文娅 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第1期196-205,共10页
现有的情感识别研究未充分考虑语音信号中的局部-全局信息和长期时间依赖关系,文本特征提取也存在特征稀疏和信息丢失的问题。为解决上述问题,提出动态时间序列建模的多模态情感识别方法。设计动态时间窗口模块分割语音信号从而捕捉局部... 现有的情感识别研究未充分考虑语音信号中的局部-全局信息和长期时间依赖关系,文本特征提取也存在特征稀疏和信息丢失的问题。为解决上述问题,提出动态时间序列建模的多模态情感识别方法。设计动态时间窗口模块分割语音信号从而捕捉局部-全局信息,并通过双向序列建模捕获信号中的空间信息。考虑到文本信息对情感分析的重要性,采用基于Transformer模型的卷积神经网络捕捉文本中不同位置间的依赖关系建模较长的上下文信息,最后将两种模态进行融合得到最终的情感分类。模型在IEMOCAP数据集上的实验结果表明,相比其他主流模型具有更好的多模态情感识别效果。 展开更多
关键词 多模态情感分析 动态时间窗口 双向时间序列建模 卷积神经网络 多模态融合
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基于VMD与TCN-SENet-BiLSTM网络的轴承寿命预测 被引量:4
12
作者 张发振 张清华 +3 位作者 秦宾宾 朱冠华 邓兴超 刘迪洋 《机床与液压》 北大核心 2025年第1期15-23,共9页
传统的滚动轴承剩余寿命预测方法存在缺乏明确学习机制和模型预测精度较低等问题,无法有效提取不同时序特征之间的差异所包含的重要退化信息特征。为了进一步提高预测模型精度,提出一种融合SENet注意力机制的时间卷积网络(TCN)和双向长... 传统的滚动轴承剩余寿命预测方法存在缺乏明确学习机制和模型预测精度较低等问题,无法有效提取不同时序特征之间的差异所包含的重要退化信息特征。为了进一步提高预测模型精度,提出一种融合SENet注意力机制的时间卷积网络(TCN)和双向长短时网络(BiLSTM)的剩余使用寿命预测模型。利用变分模态分解将原始信号分解为多个特征分量,使用皮尔逊相关系数对特征进行优化,得到重构后的信号作为模型输入。通过TCN-SENet-BiLSTM模型有效学习重构特征信号与轴承退化之间的复杂关系。最后,运用后处理技术输出平滑后的预测结果,并在IEEE PHM 2012数据集上进行验证。实验结果表明:相较于TCN、TCN-SENet及TCN-BiLSTM 3种模型,基于VMD与TCN-SENet-BiLSTM方法的预测结果最优,平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)均最低。其中,工况1的3号轴承RUL预测的MAE值相比其他3种网络分别下降了36.49%、50.00%和48.35%;工况2的6号轴承RUL预测的RMSE分别下降了24.11%、33.07%和61.54%,且预测的Score值最高为0.866。实验结果验证了基于VMD与TCN-SENet-BiLSTM模型在轴承剩余使用寿命预测中的有效性。 展开更多
关键词 剩余使用寿命 轴承 时间卷积网络 双向长短时记忆网络 变分模态分解
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基于DDTW聚类和SK TCN-GC BiGRU的分布式光伏短期功率预测 被引量:3
13
作者 段宏 郭成 +1 位作者 孙海东 王嵩岭 《智慧电力》 北大核心 2025年第4期71-80,共10页
针对分布式光伏短期功率的准确预测问题,提出了一种基于导数动态时间规整算法(DDTW)聚类和复合注意力预测网络(SK TCN-GC BiGRU)的短期光伏功率预测方法。首先,应用DDTW对历史数据进行相似日分析以构建针对性的训练集。其次,结合选择性... 针对分布式光伏短期功率的准确预测问题,提出了一种基于导数动态时间规整算法(DDTW)聚类和复合注意力预测网络(SK TCN-GC BiGRU)的短期光伏功率预测方法。首先,应用DDTW对历史数据进行相似日分析以构建针对性的训练集。其次,结合选择性内核网络(SKNet)和全局上下文模块(GC Block)优化TCN与BiGRU模型,分别增强提取多尺度特征和全局信息的能力。仿真结果验证了所提模型的优越性,尤其在气象条件数据波动较大的情况下,表现出较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 短期光伏功率预测 时间卷积神经网络 双向门控循环单元 导数动态时间弯曲聚类
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基于分解与集成的多尺度太阳黑子数量预测
14
作者 赵宇轩 余定峰 +2 位作者 李冬雪 徐以东 李北明 《计算机科学》 北大核心 2025年第12期60-70,共11页
太阳活动直接影响日球层环境和地球上的生命,太阳黑子数(SN)是最重要和最常预测的太阳活动指数之一。提高SN预测精度可以为气候模型提供更可靠的数据支持,对于理解太阳活动周期具有重要意义。对此,提出一种结合自适应噪声完备集合经验... 太阳活动直接影响日球层环境和地球上的生命,太阳黑子数(SN)是最重要和最常预测的太阳活动指数之一。提高SN预测精度可以为气候模型提供更可靠的数据支持,对于理解太阳活动周期具有重要意义。对此,提出一种结合自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)、混合神经网络和注意力机制的多尺度SN序列预测模型。该方法使用3种不同的数据集,分别是1818-2024年每日SN、1749-2024年月均SN和1700-2023年年均SN。由于SN序列的非平稳性、非高斯性和非线性性质,因此先利用CEEMDAN将太阳活动在各时间尺度上的变化分量分解为若干不同频率子序列,将子序列与原始序列相结合作为强化特征集,增强模型对太阳活动变化的表征能力,再利用时序卷积神经网络(TCNs)作为特征提取的前沿,融入双向长短时记忆神经网络(BiLSTM)捕捉时间序列的长期依赖性,同时引入注意力机制(Attention)动态识别并加权序列中的关键时间特征。在3种数据集上进行消融实验,结果表明,所提模型各模块之间具有良好的协同作用。在此基础上对比部分已有模型,各数据集的预测精度均有所提高。利用该模型预测SN,得到年、月、日3种不同频率的预测结果,将预测结果作为多时间尺度特征融合形成最终预测结果。结果表明,太阳活动在2025年呈现出显著增强的趋势,并预计将在本年达到第25个太阳活动周期的活动高峰,年均SN峰值预计为233.9。 展开更多
关键词 太阳黑子数量预测 时间序列分解 时序卷积网络(TCN) 双向长短时记忆网络(BiLSTM) 注意力机制 太阳活动周期
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融合注意力机制与时空图卷积网络的航空发动机剩余使用寿命预测 被引量:1
15
作者 屈超雄 夏小东 +2 位作者 张洋 何启学 李雨轩 《计算机应用》 北大核心 2025年第S1期372-376,共5页
针对航空发动机剩余使用寿命(RUL)预测方法空间特征提取不充分、时间特征利用不充分,导致RUL预测准确性较低的问题,提出一种融合注意力机制的时空图卷积网络模型GCNBL-A3T(Graph Convolutional Network combined with Bidirectional Lon... 针对航空发动机剩余使用寿命(RUL)预测方法空间特征提取不充分、时间特征利用不充分,导致RUL预测准确性较低的问题,提出一种融合注意力机制的时空图卷积网络模型GCNBL-A3T(Graph Convolutional Network combined with Bidirectional Long short-term memory and ATTenTion mechanism)。首先,使用一维卷积神经网络(1D-CNN)提取初始特征;其次,依次使用图卷积网络(GCN)和双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络分别提取空间特征和时间特征;再次,利用自注意力机制处理特征并重新分配权重;最后,输入全连接网络获得RUL预测结果。使用商用模块化航空推进系统仿真(C-MAPSS)数据集验证所提模型的有效性。实验结果显示,与先进模型相比,所提模型的Score分数在3个数据子集上取得最小值,在1个数据子集上取得次小值;均方根误差(RMSE)在1个数据子集上取得最小值,在3个数据子集上取得次小值。消融实验结果也验证了所提模型的各模块能有效提升预测精度。 展开更多
关键词 剩余使用寿命 预测性维护 图卷积网络 时间序列 双向长短期记忆网络 注意力机制
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平衡圆周搜索的空调启动时间深度学习预测模型研究
16
作者 梁群立 徐靖 +1 位作者 赵全洲 庞伟 《暖通空调》 2025年第6期52-59,共8页
针对数据驱动建模方法只关注特征映射,没有考虑过程变量之间的长期相互依赖关系,缺乏数据之间的上下文信息,忽略了不同变量之间的重要性,从而导致预测性能欠佳问题,提出了一种结合时间卷积网络、双向门控循环单元和注意力机制的空调启... 针对数据驱动建模方法只关注特征映射,没有考虑过程变量之间的长期相互依赖关系,缺乏数据之间的上下文信息,忽略了不同变量之间的重要性,从而导致预测性能欠佳问题,提出了一种结合时间卷积网络、双向门控循环单元和注意力机制的空调启动时间预测模型,对该模型的4个重要参数进行了平衡圆周搜索,以提高该模型的预测性能。采用某卷烟厂实际运行数据进行了对比实验,结果表明:与基准模型相比,圆周搜索模型和平衡圆周搜索模型的预测性能分别提高了28.98%和37.91%;对于一些异常工况,与人工凭经验得到的启动时间相比,该预测模型获得的启动时间缩短了45%左右,从而降低了空调能耗。 展开更多
关键词 空调启动时间 时间卷积网络 双向门控循环单元 注意力机制 深度学习 平衡圆周搜索
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基于VMD分解与K-shape聚类的山东大学PM_(2.5)浓度预测
17
作者 褚群微 杨文波 杨占山 《环境科学学报》 北大核心 2025年第9期86-95,共10页
为提高PM_(2.5)浓度预测的精确度,解决CEEMDAN方法中噪声添加引起的集合平均误差问题,提出了一种基于“解构与重组”概念的PM_(2.5)浓度预测模型.研究选取了山东大学2022年1月1日—2024年8月10日的污染物和气象数据,通过最大信息系数(MIC... 为提高PM_(2.5)浓度预测的精确度,解决CEEMDAN方法中噪声添加引起的集合平均误差问题,提出了一种基于“解构与重组”概念的PM_(2.5)浓度预测模型.研究选取了山东大学2022年1月1日—2024年8月10日的污染物和气象数据,通过最大信息系数(MIC)筛选特征变量.采用变分模态分解(VMD)将PM_(2.5)浓度序列分解为多个平稳本征模态分量,并利用K-shape时间聚类算法重构,去除冗余信息.重构后的分量与辅助信息输入双向卷积神经网络(BiTCN)提取特征,再通过双向门控循环单元(BiGRU)进行预测.结果表明,与传统单一模型相比,该模型在均方根误差(RMSE)、绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和决定系数(R^(2))等指标上均有显著提升.消融实验进一步显示,加入K-shape聚类重构后,RMSE和MAE分别降至4.35和2.80,R^(2)达到0.982,表明模型具有极高的预测精度和拟合能力,可以为环境治理提供坚实的理论基础. 展开更多
关键词 PM_(2.5)浓度预测 变分模态分解(VMD) 双向时间卷积网络(bitcn) K-shape时间聚类 双向门控循环单元(BiGRU)
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大体积混凝土结构变形估算模型构建研究
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作者 张攀祥 周文豪 《中国水能及电气化》 2025年第9期10-19,共10页
为获取大体积混凝土结构变形估算的高精度模型,文章以实际工程为例,基于实测水平位移和垂直位移数据,以时间卷积神经网络模型(TCN)和双向门循环单元模型(BiGRU)为基础构建组合模型(TB),采用全局策略优化的麻雀搜索算法(MSSA)、苔藓优化... 为获取大体积混凝土结构变形估算的高精度模型,文章以实际工程为例,基于实测水平位移和垂直位移数据,以时间卷积神经网络模型(TCN)和双向门循环单元模型(BiGRU)为基础构建组合模型(TB),采用全局策略优化的麻雀搜索算法(MSSA)、苔藓优化算法(MGO)、真菌优化算法(FGO)、传统麻雀搜索算法(SSA)对TB模型进行优化,构建得出MSTB、MTB、FTB、STB模型并比较模型精度,结果表明:MSTB模型的误差指标为0.161~0.662mm,一致性指标为0.954~0.984,在所有模型中与实测值的拟合效果最优,同时误差最低且一致性最高,在模拟混凝土结构垂直位移和水平位移中均表现出了较高的精度,可用于估算大体积混凝土结构变形。 展开更多
关键词 大体积混凝土 变形 时间卷积神经网络 双向门循环单元 全局策略
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基于深度门控循环单元神经网络的刀具磨损状态实时监测方法 被引量:15
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作者 陈启鹏 谢庆生 +3 位作者 袁庆霓 黄海松 魏琴 李宜汀 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期1782-1793,共12页
为监测生产加工过程中的刀具磨损状态,提出一种基于深度门控循环单元神经网络的轻量化状态监测模型。首先,预处理阶段对加速度传感器采集的时序信号进行小波阈值去噪,并将每次刀具进给产生的冗长信号划分为多个训练样本,以滤除噪声、改... 为监测生产加工过程中的刀具磨损状态,提出一种基于深度门控循环单元神经网络的轻量化状态监测模型。首先,预处理阶段对加速度传感器采集的时序信号进行小波阈值去噪,并将每次刀具进给产生的冗长信号划分为多个训练样本,以滤除噪声、改善算法的鲁棒性;然后,利用卷积神经网络(CNN)从时序信号输入中自适应地提取特征,构建深度双向门控循环单元(BiGRU)神经网络学习特征向量间的时序信息,并将Attention机制的思想引入其中,自适应地感知对磨损状态分类结果有关联的网络权重,并对其进行合理分配,避免因人工提取特征带来的复杂性和局限性。实验结果表明,所提方法能够对传感器采集的原始数据实时准确地预测刀具磨损状态,在识别精度和泛化能力上均达到了较好的效果,为实际工业场景下的刀具磨损状态监测提供了新的思路。 展开更多
关键词 刀具磨损状态 实时监测 小波去噪 卷积神经网络 双向门控循环单元 Attention机制
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轴承智能故障诊断 被引量:3
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作者 吴冬梅 王福齐 +2 位作者 李贤功 唐润 张新建 《工矿自动化》 北大核心 2022年第9期49-55,共7页
轴承振动信号作为一种时间序列数据,其时间维度特征在分类中起着关键作用,单独使用卷积神经网络(CNN)进行轴承故障诊断会造成时间维度信息的丢失,导致诊断精度下降。针对上述问题,提出了一种结合一维CNN、双向门控循环单元(Bi GRU)和注... 轴承振动信号作为一种时间序列数据,其时间维度特征在分类中起着关键作用,单独使用卷积神经网络(CNN)进行轴承故障诊断会造成时间维度信息的丢失,导致诊断精度下降。针对上述问题,提出了一种结合一维CNN、双向门控循环单元(Bi GRU)和注意力机制的轴承故障诊断模型。首先利用CNN自适应提取一维振动信号局部空间特征;然后将该特征信息作为Bi GRU的输入,利用Bi GRU将提取的特征信息进行时间维度的融合,并引入注意力机制对多个时刻的特征信息进行加权,提取出更关键的故障特征;最后将故障特征输入全连接层得到分类结果,实现轴承智能故障诊断。实验结果表明:①在测试集混淆矩阵上,轴承运行状态基本分类正确,只有部分标记类型没有被完全分类正确,但是召回率达到了95%以上,总的故障识别准确率为99.3%。②利用t-SNE技术对降维处理后的数据进行可视化,轴承各运行状态的数据很好地聚集在各自的空间内,只有少量数据被混杂到其他区域,说明该模型具有较强的特征提取能力。③在恒定负载情况下,该模型故障诊断准确率较一维CNN、Bi GRU和注意力CNN等模型的平均准确率分别提高了0.8%、0.6%和0.3%。④在变负载情况下,与SVM(支持向量机)、一维CNN、Bi GRU和注意力CNN等模型相比,该模型具有更好的稳定性,当负载为2.25 kW时,准确率达85%以上。该模型既具有一维CNN局部特征提取能力,又具有Bi GRU时间依赖信息的建模能力,能够在获取轴承信号局部复杂特征后进一步融入特征之间的时间维度信息,同时注意力机制能进一步关注与故障更相关特征,因此具有较好的精度。 展开更多
关键词 煤矿机械 轴承 智能故障诊断 注意力机制 卷积神经网络 双向门控循环单元 时间维度
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