发文新思路!双流卷积!CWT-DSCNN-MSA基于时序特征、cwt小波时频图的双流卷积融合注意力机制的故障识别程序!直接运行!

文摘   教育   2024-12-28 09:19   江苏  
适用平台:Matlab2023版本及以上
本程序参考中文EI期刊《电力自动化设备》2023年12月29号网络首发文献:《基于格拉姆角场与并行CNN的并网逆变器开关管健康诊断,此外,在此基础上进一步对模型进行多重改进,每个人都可以构造属于自己的双流卷积!

文献解读:这篇文献中,首先,采集一维故障电压与电流信号的时序序列;其次,利用格拉姆角场对其进行变换,将两种一维时序信号转化为格拉姆角场,最后,将生成的两组图像同时送入CNN进行并行学习训练,实现逆变器故障诊断。

模型改进:我们提出的模型在上述模型基础上作出多重改进采用双支路结构,构造双流卷积模型(Dual-Stream Convolutional Neural Network,DSCNN),仅需原始故障波形数据,即可根据波形数据,将一维序列转化为二维小波cwt时频图像。①一路为图像输入经2D-CNN提取小波时频图像特征,②另一路为故障波形直接输入1D-CNN提取时序特征,高维图像特征和一维时序特征融合,构建出1D-CNN和2D-CNNDSCNN)模型。③融合多头注意力机制有效把握提取特征的贡献程度,将特征进行重点强化,提高故障识别的准确率,并计算精确度、召回率、精确率、F1分数等评价指标。故障识别流程如下:

完整代码:https://mbd.pub/o/bread/ZZqcmphx

七重创新点:

1、双流卷积:将一维时序信号和二维图像融合,可以综合利用不同模态的信息,从而更全面地描述数据的特征。这有助于提取更丰富、更有区别性的特征,从而提高故障识别的准确性,仅需原始故障波形数据,即可将一维序列转化为二维cwt时频图像。
2、cwt时频特征:cwt时频图提供了时频局部化的特征,可以确定波形在时间和频率上的局部特征。这对于识别故障信号中的瞬态特征或频率成分的突发变化非常有效,这些特征在单一的时域或频域分析中难以分析
3、波形特征提取:1D-CNN更适合于捕获局部特征和序列中的局部模式。在故障波形中,许多重要的特征可能集中在特定的时间段内,1D-CNN可以更好地捕获这些时间相关的局部特征。
4、空间特征学习:2D-CNN在图像处理中表现出色,能够有效地学习图像的空间特征和局部模式。将2维卷积用于图像数据的处理可以帮助提取图像的纹理、形状和边缘等特征,有助于更准确地进行分类和故障识别。
5、融合优势:通过融合不同模态的信息,算法可以弥补一维时序信号和二维图像各自的局限性。例如,图像可能对于某些故障模式更敏感,而时序信号则对于其他模式更敏感。将它们结合起来,可以增强算法的鲁棒性和泛化能力。
6、多头自注意力机制:融合多头注意力机制有效把握提取特征的贡献程度,将特征进行重点强化,提高故障识别的准确率。
7、提高泛化能力:多模态融合可以帮助算法更好地理解数据的本质特征,从而减少过拟合的风险,提高算法在新数据上的泛化能力。
适用领域:适用于各种数据分类场景,如滚动轴承故障、变压器油气故障、电力系统输电线路故障区域、绝缘子、配网、电能质量扰动,等领域的识别、诊断和分类。
直接替换数据就可以,使用Excel表格直接导入,不需要对程序大幅修改。程序内有详细注释,便于理解程序运行。
数据格式:一行一个样本,最后一列为样本所属的故障类型标签
程序结果:(由上述一维序列自动转化为cwt小波时频图像)
双流模型结构:
训练曲线:
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完整代码:https://mbd.pub/o/bread/ZZqcmphx

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