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基于联邦图网络的转子系统故障诊断方法
李晖, 陈银超, 孙绍山, 梁兆鑫, 毛刚, 乔彬, 李永波
航空学报    2024, 45 (17): 530611-530611.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2024.30611
摘要   (799 HTML11 PDF(pc) (3984KB)(444)  

转子系统运行环境恶劣、多源监测数据融合困难且易产生数据孤岛现象,对转子系统健康监测带来巨大挑战。本文提出了基于遗传进化构图的联邦图卷积神经网络(FGCN)转子系统故障诊断方法。首先,利用联邦学习和图神经网络,构建联邦图网络框架,通过在每个本地客户端上进行局部模型训练,并通过联邦加权平均算法聚合这些局部模型得到全局模型,这种数据不动、模型动的方式,不仅实现了数据的本地化处理,还确保了模型参数的安全与隐私;此外,为了解决多源传感器数据融合自适应差的问题,提出了遗传进化构图方法,该方法通过模拟生物进化过程中的自然选择和遗传变异机制,在训练过程中自动调整图结构节点之间的连接关系和权重;极大地提高了多源传感器构图的自适应性和灵活性,进而提升故障诊断的准确性。最后,通过在转子故障实验台数据集上进行验证,实验结果表明,所提出的方法能够更充分利用多传感器监测数据,在客户端包含故障种类数量不同的诊断场景中达到了95%以上的故障诊断准确率。



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图 7 联邦图网络故障诊断框架不同故障诊断方法下诊断结果
正文中引用本图/表的段落
表5总结了不同方法对转子系统故障测试集的诊断准确率,同时,为了更加直观的比较,图7显示了不同方法测试集准确性的柱状图,可以观察到如下:
2) 通过在西北工业大学转子系统故障实验台数据集上的实验验证,由于所提出的遗传进化构图方法具有数据融合自适应的特性,无论是采用多传感器构图还是单传感器构图,该方法的准确率都能至少比传统构图方法高出2%。特别是在多传感器构图上,准确率相较于其他方法至少提升了7%。这些实验结果充分证明了该方法在多传感器数据融合中展现出优越的性能,不仅保护了数据隐私,还实现高精度故障诊断。
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