[發明專利]振動信號壓縮的改進卷積自編碼器方法及裝置

有效

• 申請號: 202011064652.3
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112152633B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 趙志宏;李樂豪;李晴;趙敬嬌;楊紹普;陳恩利;馬新娜;劉永強;顧曉輝;劉澤潮
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 河北國維致遠知識產權代理有限公司 13137
• 代理人: 張一

1.一種振動信號壓縮方法，其特征在于，包括：

獲取目標機械部件的第一振動信號數據；

基于訓練完成的預設堆疊自編碼器對所述第一振動信號數據進行壓縮，得到壓縮后的目標機械部件的振動信號數據；其中，在對所述第一振動信號數據進行壓縮之前，還包括第一振動信號數據的預處理過程，所述第一振動信號數據的預處理過程包括：按照預設概率隨機將第一振動信號數據的部分采樣點置零，得到預處理后的第一振動信號數據；

其中，所述預設堆疊自編碼器包含多個自編碼器，每個自編碼器包括編碼器和解碼器，所述編碼器的處理層包括依次連接的第一卷積層、第一激活函數層、第一批標準化層、第二卷積層、第二激活函數層、第二批標準化層、Flatten層；所述解碼器的處理層包括依次連接的第一全連接層、第三激活函數層、第三批標準化層、第二全連接層；

所述預設堆疊自編碼器的訓練過程包括：

初始化預設堆疊自編碼器中各個處理層的權重系數；獲取目標機械部件的第二振動信號數據；基于所述第二振動信號數據以及Adam優化方法對所述各個處理層的權重系數進行更新，得到訓練完成的預設堆疊自編碼器。

2.如權利要求1所述的振動信號壓縮方法，其特征在于，所述基于第二振動信號數據以及Adam優化方法對所述各個處理層的權重系數進行更新，包括：

S1：對學習率ε₁、矩估計的指數衰減速率ρ₁、ρ₂、預設常數δ、一階矩變量s、二階矩變量r進行初始化，并設定迭代次數t＝0，將第二振動信號數據輸入至預設堆疊自編碼器中，確定預設堆疊自編碼器的重構誤差；

S2：基于預設堆疊自編碼器的重構誤差對一階矩變量和二階矩變量進行更新，并基于更新后的一階矩變量和二階矩變量確定一階矩偏差和二階矩偏差，根據一階矩偏差和二階矩偏差確定各個處理層的權重系數的更新量，基于所述更新量對各個處理層的權重系數進行更新；

S3：令t＝t+1，將第二振動信號數據輸入至預設堆疊自編碼器中，確定預設堆疊自編碼器的重構誤差；若t大于預設迭代次數、或預設堆疊自編碼器的重構誤差小于預設閾值，則確定預設堆疊自編碼器訓練完成，若t不大于預設迭代次數、且預設堆疊自編碼器的重構誤差不小于預設閾值，則返回執行步驟S2。

3.如權利要求2所述的振動信號壓縮方法，其特征在于，基于預設堆疊自編碼器的重構誤差對一階矩變量進行更新的方法為：

s₂＝ρ₁s₁+(1-ρ₁)g

其中，s₁為更新前的一階矩變量，s₂為更新后一階矩變量，g為預設堆疊自編碼器的重構誤差；

基于預設堆疊自編碼器的重構誤差對二階矩變量進行更新的方法為：

其中，r₁為更新前的二階矩變量，r₂為更新后的二階矩變量。

4.如權利要求2所述的振動信號壓縮方法，其特征在于，所述根據一階矩偏差和二階矩偏差確定各個處理層的權重系數的更新量，包括

其中，為所述Adam優化方法的一階矩偏差，為所述Adam優化方法的二階矩偏差。