现代制造工程 ›› 2026, Vol. 545 ›› Issue (2): 143-150.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2026.02.018
何新荣1,2, 杜小泽2, 谭锐1, 蒋国安1, 徐超1
HE Xinrong1,2, DU Xiaoze2, TAN Rui1, JIANG Guoan1, XU Chao1
摘要: 针对旋转机械声学信号中存在的非平稳性强与噪声干扰显著等问题,以及现有方法在时间-尺度建模能力不足、依赖手工时频变换且模型复杂不利于边缘部署的局限,提出了一种融合多尺度动态注意力与1D-2D卷积结构的轻量级端到端故障诊断模型(Multiscale Dynamic Attention and 1D-2D convolutional Fusion Network,MDAF-Net)。该模型集成4项关键模块:首先,构建多尺度动态加权特征提取(Multiscale Dynamic Weighting Feature Extractor,MDW-FE)模块,结合多尺度卷积核与自适应加权机制,以增强对非平稳声学特征的感知能力;其次,设计多尺度映射层(Reshaped Multiscale Projection,RMP),实现一维序列向二维结构的转换,保留时间-尺度关联信息;然后,引入融合深度可分卷积的金字塔注意力机制(Pyramid Convolutional Block Attention Module integrated with Depthwise Separable Convolution,P-CBAM-DSC),提升模型对故障区域的聚焦能力与上下文表达能力;最终,通过全局特征聚合分类器(Global Feature Aggregation Classifier,GFA-C)实现高效的端到端故障识别。在DCASE2023公开声音数据集与自建滚动轴承声纹平台上的实验结果表明,所提方法在准确率、模型轻量化与推理效率方面均优于主流轻量模型,展现出良好的诊断性能、噪声鲁棒性与边缘部署适应性。
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