A sparrow search algorithm-optimized LSTM framework with EMD denoising for rolling element bearing remaining useful life prediction

计算机科学 希尔伯特-黄变换 超参数 滚动轴承 概率逻辑 人工智能 水准点(测量) 方位(导航) 机器学习 噪音(视频) 预测性维护 降噪 模式识别(心理学) 信号(编程语言) 钥匙(锁) 残余物 高斯分布 数据挖掘 深度学习 任务(项目管理) 还原(数学) 高斯噪声 高斯过程 振动 支持向量机 模式(计算机接口) 非线性系统 可靠性(半导体)
作者
Qin Li,Bin Zhang,Xinxiang Fang
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1)
标识
DOI:10.1038/s41598-026-41852-1
摘要

Accurate remaining useful life (RUL) prediction of rolling element bearings is essential for implementing predictive maintenance strategies in rotating machinery. However, this task remains challenging due to severe signal noise and the inherently complex, nonlinear nature of bearing degradation processes. To address these limitations, this paper proposes a novel hybrid deep learning framework that synergistically integrates adaptive signal processing, intelligent optimization, and probabilistic sequence modeling. The proposed methodology comprises three key stages. First, Empirical Mode Decomposition (EMD) is applied to denoise raw vibration signals and extract physically meaningful degradation features by adaptively decomposing them into intrinsic mode functions (IMFs). Second, the Sparrow Search Algorithm (SSA) is employed to automatically optimize the critical hyperparameters of a Long Short-Term Memory (LSTM) network, thereby enhancing its capability to capture long-term temporal dependencies inherent in the degradation trajectory. Third, a first-passage-time model based on the inverse Gaussian distribution is introduced to provide probabilistic RUL predictions with quantified uncertainty, extending beyond conventional point estimates. The proposed EMD-SSA-LSTM framework is experimentally validated on the publicly available bearing accelerated life test dataset. Comparative results demonstrate that our approach significantly outperforms benchmark methods, including GA-LSTM and PSO-LSTM, achieving superior prediction accuracy, faster convergence, and enhanced robustness. This work provides a comprehensive and effective solution for data-driven bearing prognostics, contributing to reliable predictive maintenance in industrial applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
吴彦祖完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
2秒前
3秒前
4秒前
yuxin完成签到 ,获得积分10
5秒前
dongqing12311完成签到,获得积分10
5秒前
亦芝狐完成签到,获得积分10
5秒前
烟花应助大脸憨憨采纳,获得10
6秒前
兰球的仙人掌完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
fang发布了新的文献求助20
8秒前
seven发布了新的文献求助30
8秒前
裴瑞志发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
小段应助懿尘羽采纳,获得10
10秒前
影唯发布了新的文献求助10
10秒前
裴瑞志完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
xunxun发布了新的文献求助10
16秒前
顾矜应助Aurora采纳,获得10
18秒前
19秒前
阳光完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
22秒前
22秒前
23秒前
sweet发布了新的文献求助10
23秒前
饕餮完成签到,获得积分10
24秒前
动人的老黑完成签到,获得积分10
25秒前
图图完成签到,获得积分20
26秒前
无极微光应助自觉草莓采纳,获得20
26秒前
舒适店员完成签到 ,获得积分10
27秒前
LHS发布了新的文献求助10
27秒前
123发布了新的文献求助30
27秒前
ccc完成签到,获得积分10
29秒前
nn完成签到,获得积分10
30秒前
erer发布了新的文献求助10
30秒前
小马甲应助可耐的张采纳,获得10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7747950
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9296180
关于积分的说明 20233931
捐赠科研通 7329325
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3308744
关于科研通互助平台的介绍 2460530
邀请新用户注册赠送积分活动 2320713