用pytorch写一段代码:以西储大学CWRU轴承故障的振动信号数据库作为模型的训练集,故障类型标签包括:正常、内圈故障、外圈故障和滚动体故障四类。首先将一维故障信号转换为二维灰度图作为CNN模型的输...

时间: 2024-05-08 16:21:21 浏览: 10
以下是一段基本的代码,用于将CWRU轴承故障数据集转换为灰度图并使用CNN模型进行训练: ```python import os import numpy as np import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import Dataset, DataLoader from torchvision import transforms # 设置数据集路径和标签 data_dir = "/path/to/CWRU_dataset" labels = {"Normal": 0, "Inner Race Fault": 1, "Outer Race Fault": 2, "Rolling Element Fault": 3} # 自定义数据集类 class CWRUDataset(Dataset): def __init__(self, data_dir, labels, transform=None): self.data_dir = data_dir self.labels = labels self.transform = transform self.file_list = [] self.label_list = [] for label, num in labels.items(): label_dir = os.path.join(data_dir, label) for file_name in os.listdir(label_dir): self.file_list.append(os.path.join(label_dir, file_name)) self.label_list.append(num) def __len__(self): return len(self.label_list) def __getitem__(self, idx): file_path = self.file_list[idx] label = self.label_list[idx] data = np.loadtxt(file_path, delimiter=",") data = np.expand_dims(data, axis=0) # 将一维信号转换为二维灰度图 if self.transform: data = self.transform(data) return data, label # 定义CNN模型 class Net(nn.Module): def __init__(self): super(Net, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(1, 16, 3, padding=1) self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv2 = nn.Conv2d(16, 32, 3, padding=1) self.fc1 = nn.Linear(32 * 125 * 125, 128) self.fc2 = nn.Linear(128, 4) def forward(self, x): x = self.pool(nn.functional.relu(self.conv1(x))) x = self.pool(nn.functional.relu(self.conv2(x))) x = x.view(-1, 32 * 125 * 125) x = nn.functional.relu(self.fc1(x)) x = self.fc2(x) return x # 定义训练函数 def train(model, train_loader, optimizer, criterion, device): model.train() train_loss = 0.0 correct = 0 for inputs, labels in train_loader: inputs, labels = inputs.to(device), labels.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() * inputs.size(0) preds = torch.argmax(outputs, axis=1) correct += torch.sum(preds == labels) train_loss /= len(train_loader.dataset) accuracy = correct.double() / len(train_loader.dataset) return train_loss, accuracy # 定义验证函数 def validate(model, val_loader, criterion, device): model.eval() val_loss = 0.0 correct = 0 with torch.no_grad(): for inputs, labels in val_loader: inputs, labels = inputs.to(device), labels.to(device) outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) val_loss += loss.item() * inputs.size(0) preds = torch.argmax(outputs, axis=1) correct += torch.sum(preds == labels) val_loss /= len(val_loader.dataset) accuracy = correct.double() / len(val_loader.dataset) return val_loss, accuracy # 定义训练数据预处理 train_transform = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), transforms.Normalize(mean=[0.5], std=[0.5]) ]) # 定义验证数据预处理 val_transform = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), transforms.Normalize(mean=[0.5], std=[0.5]) ]) # 创建训练集和验证集 train_set = CWRUDataset(data_dir, labels, transform=train_transform) val_set = CWRUDataset(data_dir, labels, transform=val_transform) # 创建训练集和验证集的DataLoader train_loader = DataLoader(train_set, batch_size=32, shuffle=True) val_loader = DataLoader(val_set, batch_size=32, shuffle=False) # 定义设备 device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") # 创建模型实例,并将其移动到设备上 model = Net().to(device) # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # 训练模型 num_epochs = 10 for epoch in range(num_epochs): train_loss, train_acc = train(model, train_loader, optimizer, criterion, device) val_loss, val_acc = validate(model, val_loader, criterion, device) print(f"Epoch {epoch+1}/{num_epochs} - Train Loss: {train_loss:.4f} - Train Acc: {train_acc:.4f} - Val Loss: {val_loss:.4f} - Val Acc: {val_acc:.4f}") ``` 请注意,上面的代码仅提供了一个基本的框架,并且需要根据你的实际情况进行修改和调整。例如,你可能需要更改CNN模型的结构,调整超参数,以及对数据进行更复杂的预处理等。

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