利索能及
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专利号: 202410599011X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于迁移学习的燃料电池水故障诊断方法,其特征在于,步骤包括:

基于燃料电池系统,采集一维时间序列的电压信号数据;

基于所述一维时间序列的电压信号数据,提取统计学特征并同时获取时间序列图像,所述时间序列图像为二维图像;提取所述统计学特征的方法包括:将所述一维时间序列的电压信号数据进行分割,得到分割结果,其中,采样周期为0.25s,每56s作为一个时间序列,每一个时间序列的滑动窗格等于8个采样点,步长为2s;获取所述时间序列图像的方法包括:对所述一维时间序列的电压信号数据进行归一化处理,得到处理后数据;根据时间序列中的时间顺序计算所述处理后数据的格拉姆矩阵;基于所述格拉姆矩阵,得到所述时间序列图像;根据所述分割结果分别计算每个时间序列的统计学特征值,得到一个N*8特征矩阵;其中,所述统计学特征包括:时间序列的平均值、标准差、均方根、裕度、峰度、偏度、范围和形状因子;

基于所述统计学特征和所述时间序列图像,构建故障诊断模型;构建所述故障诊断模型的方法包括:对所述时间序列图像进行迁移学习,得到特征向量矩阵;得到所述特征向量矩阵的方法包括:将所述时间序列图像输入深度学习的resnet101模型进行全连接层特征向量的提取,得到全连接层特征向量;对所述全连接层特征向量进行降维处理,得到所述特征向量矩阵;将所述特征向量矩阵和所述统计学特征进行融合,得到融合特征矩阵;对所述融合特征矩阵进行归一化处理,得到处理后矩阵;对所述处理后矩阵进行离线训练,得到所述故障诊断模型;进行所述离线训练的方法包括:将所述处理后矩阵输入至支持向量机分类器中进行训练,得到所述故障诊断模型;通过交叉验证对所述故障诊断模型的超参数进行调优,提高模型的性能和泛化能力;

利用所述故障诊断模型,完成燃料电池水故障诊断。

2.基于迁移学习的燃料电池水故障诊断系统,所述系统用于实现权利要求1所述的方法,其特征在于,包括:采集模块、提取模块、构建模块和诊断模块;

所述采集模块用于基于燃料电池系统,采集一维时间序列的电压信号数据;

所述提取模块用于基于所述一维时间序列的电压信号数据,提取统计学特征并同时获取时间序列图像,所述时间序列图像为二维图像;提取所述统计学特征的流程包括:将所述一维时间序列的电压信号数据进行分割,得到分割结果,其中,采样周期为0.25s,每56s作为一个时间序列,每一个时间序列的滑动窗格等于8个采样点,步长为2s;获取所述时间序列图像的方法包括:对所述一维时间序列的电压信号数据进行归一化处理,得到处理后数据;根据时间序列中的时间顺序计算所述处理后数据的格拉姆矩阵;基于所述格拉姆矩阵,得到所述时间序列图像;根据所述分割结果分别计算每个时间序列的统计学特征值,得到一个N*8特征矩阵;其中,所述统计学特征包括:时间序列的平均值、标准差、均方根、裕度、峰度、偏度、范围和形状因子;

所述构建模块用于基于所述统计学特征和所述时间序列图像,构建故障诊断模型;构建所述故障诊断模型的流程包括:对所述时间序列图像进行迁移学习,得到特征向量矩阵;

得到所述特征向量矩阵的流程包括:将所述时间序列图像输入深度学习的resnet101模型进行全连接层特征向量的提取,得到全连接层特征向量;对所述全连接层特征向量进行降维处理,得到所述特征向量矩阵;将所述特征向量矩阵和所述统计学特征进行融合,得到融合特征矩阵;对所述融合特征矩阵进行归一化处理,得到处理后矩阵;对所述处理后矩阵进行离线训练,得到所述故障诊断模型;进行所述离线训练的流程包括:将所述处理后矩阵输入至支持向量机分类器中进行训练,得到所述故障诊断模型;通过交叉验证对所述故障诊断模型的超参数进行调优,提高模型的性能和泛化能力;

所述诊断模块用于利用所述故障诊断模型,完成燃料电池水故障诊断。