Diagnóstico de fallas de caja de cambios basado en sensado comprimido y red residual multi-escala con mecanismo de atención ligero
Autores: Zhou, Shihua; Yu, Xinhai; Li, Xuan; Wang, Yue; Ji, Kaibo; Ren, Zhaohui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diagnóstico de fallas de caja de cambios basado en sensado comprimido y red residual multi-escala con mecanismo de atención ligero
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Engranaje
Diagnóstico de fallas
Compresión de señales
Extracción de características a múltiples escalas
Atención residual
Señal de vibración
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Como componente fundamental de los sistemas de transmisión mecánica, el estado de daño de los engranajes impacta significativamente en la seguridad y eficiencia de un sistema mecánico en general. Sin embargo, los métodos existentes de diagnóstico de fallas a menudo tienen dificultades para extraer características de manera efectiva en escenarios de aplicación complejos caracterizados por condiciones como alta temperatura, alta humedad y vibraciones de alto nivel. En consecuencia, muestran una baja adaptabilidad y capacidades limitadas contra el ruido. Para abordar estas limitaciones y mejorar la adaptabilidad y precisión del diagnóstico de fallas en engranajes (GFD), se propone un nuevo método de red residual de atención ligera de compresión sensorial multi-escala (CS-LAMRNet). Inicialmente, se utilizó la tecnología de compresión sensorial para eliminar ruido e información redundante de la señal de vibración, y la señal de vibración de engranajes 1D reconstruida se convirtió en una imagen 2D. Posteriormente, se diseñó un módulo de extracción de características multi-escala (MSFE) basado en el aprendizaje multi-escala, con el objetivo de mejorar la capacidad de extracción de características de la señal en entornos ruidosos. Finalmente, se estableció un módulo de atención residual de profundidad mejorado (IDRA) y se conectó al módulo MSFE, mejorando aún más la exactitud y la capacidad de generalización del método de diagnóstico. El rendimiento del CS-LAMRNet propuesto se evaluó utilizando el conjunto de datos NEU y el conjunto de datos SEU, y se comparó con otros siete métodos de diagnóstico de fallas. Los resultados experimentales demuestran que las precisiones del CS-LAMRNet alcanzaron el 99.80% y el 100%, respectivamente, demostrando así que el método propuesto tiene una mayor capacidad de identificación de fallas para engranajes en entornos ruidosos.
Descripción
Como componente fundamental de los sistemas de transmisión mecánica, el estado de daño de los engranajes impacta significativamente en la seguridad y eficiencia de un sistema mecánico en general. Sin embargo, los métodos existentes de diagnóstico de fallas a menudo tienen dificultades para extraer características de manera efectiva en escenarios de aplicación complejos caracterizados por condiciones como alta temperatura, alta humedad y vibraciones de alto nivel. En consecuencia, muestran una baja adaptabilidad y capacidades limitadas contra el ruido. Para abordar estas limitaciones y mejorar la adaptabilidad y precisión del diagnóstico de fallas en engranajes (GFD), se propone un nuevo método de red residual de atención ligera de compresión sensorial multi-escala (CS-LAMRNet). Inicialmente, se utilizó la tecnología de compresión sensorial para eliminar ruido e información redundante de la señal de vibración, y la señal de vibración de engranajes 1D reconstruida se convirtió en una imagen 2D. Posteriormente, se diseñó un módulo de extracción de características multi-escala (MSFE) basado en el aprendizaje multi-escala, con el objetivo de mejorar la capacidad de extracción de características de la señal en entornos ruidosos. Finalmente, se estableció un módulo de atención residual de profundidad mejorado (IDRA) y se conectó al módulo MSFE, mejorando aún más la exactitud y la capacidad de generalización del método de diagnóstico. El rendimiento del CS-LAMRNet propuesto se evaluó utilizando el conjunto de datos NEU y el conjunto de datos SEU, y se comparó con otros siete métodos de diagnóstico de fallas. Los resultados experimentales demuestran que las precisiones del CS-LAMRNet alcanzaron el 99.80% y el 100%, respectivamente, demostrando así que el método propuesto tiene una mayor capacidad de identificación de fallas para engranajes en entornos ruidosos.