基于路图注意力网络的轴承剩余寿命预测方法

来源：机械工程学报杂志2023年第12期北京时间：

作者：杨超颖, 刘颉, 周凯波

单位：1. 华中科技大学人工智能与自动化学院 武汉 430074;2. 华中科技大学土木与水利工程学院 武汉 430074

摘要：图数据构建质量直接关系图数据驱动的轴承剩余寿命预测性能。目前传统方法通常利用不同时刻的多传感数据来构建时空图，来表征监测对象性能状态，但如何在单传感监测应用场景下构建表征轴承性能退化状态的图数据并保证其质量仍是一个开放问题。面向单传感监测应用场景，提出一种基于路图注意力网络的轴承剩余寿命预测方法。首先，计算轴承全生命周期时序振动信号的时域统计特征并构造路图，其中，路图中的边用于连接相邻时刻振动信号；在此基础上，设计一种图注意力长短时记忆网络，用于挖掘路图的图特征(节点、边连接)中隐含的时序振动信号特征和时间依赖关系，从而深层次地反映轴承全寿命退化过程。在轴承全寿命公开数据集上开展验证对比试验，结果表明，该路图构造方式明确了边连接的物理意义，并提高了图数据表征性能；所提出的预测方法能有效捕获表征轴承退化状态的图特征以及时间依赖关系，为解决单传感监测应用场景下的轴承性能退化预测问题提供借鉴。

关键词：滚动轴承,剩余寿命预测,路图,图注意力网络,单传感监测应用；

基金资助：国家重点研发计划(2020YFB1711203)和国家自然科学基金(52205104)资助项目。