Lightweight physical information diffusion model for fault diagnosis of rolling bearings with imbalanced sample

计算机科学 断层(地质) 残余物 方位(导航) 噪音(视频) 地铁列车时刻表 样品(材料) 高保真 可靠性工程 功能(生物学) 故障检测与隔离 扩散 稀缺 事先信息 人工智能 算法 边距(机器学习) 忠诚 可靠性(半导体) 保险丝(电气)
作者
Wanjie Du,Changfeng Yan,Bin Liu,Yuan Huang,Jianxiong Kang,Lixiao Wu
出处
期刊:Measurement Science and Technology [IOP Publishing]
卷期号:36 (11): 116005-116005 被引量:5
标识
DOI:10.1088/1361-6501/ae1316
摘要

Abstract Intelligent fault diagnosis of rolling bearings under data imbalance remains a critical challenge in industrial environments. A lightweight physical information diffusion model (LPIDM) is proposed to address the scarcity and imbalanced distribution of fault samples. Firstly, a region-adaptive noise schedule is introduced to replace the conventional linear schedule, enabling targeted augmentation of fault-relevant regions. Secondly, a depthwise separable residual (DSR) structure is incorporated into the U-Net architecture to reduce model complexity and number of parameters. Finally, a multi-objective, collaborative optimization loss function is designed to improve time–frequency fidelity of generated signals. The performance of the proposed method is evaluated through experiments on public and laboratory bearing datasets. The results demonstrate that LPIDM can generate high-quality fault samples, improve diagnostic accuracy and effectiveness under imbalanced conditions, and offer a practical solution for intelligent fault diagnosis in actual industrial scenarios.
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