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、内圈故障两类。首先将一维故障信号作为GAN模型的输入,然后使用GAN模型对其进行训练

时间: 2023-06-11 15:06:55 浏览: 79
首先,需要安装pytorch和numpy库。在此之前,需要确保已经安装Python环境。 ```python pip install torch numpy ``` 然后,我们需要加载CWRU轴承故障的振动信号数据库。这里使用numpy库的load函数载入数据。 ```python import numpy as np # 载入正常信号 normal_signals = np.load('normal_signals.npy') # 载入内圈故障信号 faulty_signals = np.load('faulty_signals.npy') ``` 接下来,我们需要构建GAN模型。这里使用pytorch库实现。 ```python import torch.nn as nn class Generator(nn.Module): def __init__(self, input_size): super(Generator, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(input_size, 128) self.fc2 = nn.Linear(128, 256) self.fc3 = nn.Linear(256, 512) self.fc4 = nn.Linear(512, 1024) self.fc5 = nn.Linear(1024, 2048) self.fc6 = nn.Linear(2048, 4096) self.fc7 = nn.Linear(4096, 8192) self.fc8 = nn.Linear(8192, 16384) self.fc9 = nn.Linear(16384, 32768) self.fc10 = nn.Linear(32768, 65536) self.fc11 = nn.Linear(65536, 131072) self.fc12 = nn.Linear(131072, 262144) self.fc13 = nn.Linear(262144, 524288) self.fc14 = nn.Linear(524288, 1048576) self.fc15 = nn.Linear(1048576, 2097152) self.fc16 = nn.Linear(2097152, 4194304) self.fc17 = nn.Linear(4194304, 8388608) self.fc18 = nn.Linear(8388608, 16777216) self.fc19 = nn.Linear(16777216, 33554432) self.fc20 = nn.Linear(33554432, 67108864) self.fc21 = nn.Linear(67108864, 134217728) self.fc22 = nn.Linear(134217728, 268435456) self.fc23 = nn.Linear(268435456, 268435456) self.fc24 = nn.Linear(268435456, 134217728) self.fc25 = nn.Linear(134217728, 67108864) self.fc26 = nn.Linear(67108864, 33554432) self.fc27 = nn.Linear(33554432, 16777216) self.fc28 = nn.Linear(16777216, 8388608) self.fc29 = nn.Linear(8388608, 4194304) self.fc30 = nn.Linear(4194304, 2097152) self.fc31 = nn.Linear(2097152, 1048576) self.fc32 = nn.Linear(1048576, 524288) self.fc33 = nn.Linear(524288, 262144) self.fc34 = nn.Linear(262144, 131072) self.fc35 = nn.Linear(131072, 65536) self.fc36 = nn.Linear(65536, 32768) self.fc37 = nn.Linear(32768, 16384) self.fc38 = nn.Linear(16384, 8192) self.fc39 = nn.Linear(8192, 4096) self.fc40 = nn.Linear(4096, 2048) self.fc41 = nn.Linear(2048, 1024) self.fc42 = nn.Linear(1024, 512) self.fc43 = nn.Linear(512, 256) self.fc44 = nn.Linear(256, 128) self.fc45 = nn.Linear(128, input_size) self.relu = nn.ReLU() self.tanh = nn.Tanh() def forward(self, x): x = self.fc1(x) x = self.relu(x) x = self.fc2(x) x = self.relu(x) x = self.fc3(x) x = self.relu(x) x = self.fc4(x) x = self.relu(x) x = self.fc5(x) x = self.relu(x) x = self.fc6(x) x = self.relu(x) x = self.fc7(x) x = self.relu(x) x = self.fc8(x) x = self.relu(x) x = self.fc9(x) x = self.relu(x) x = self.fc10(x) x = self.relu(x) x = self.fc11(x) x = self.relu(x) x = self.fc12(x) x = self.relu(x) x = self.fc13(x) x = self.relu(x) x = self.fc14(x) x = self.relu(x) x = self.fc15(x) x = self.relu(x) x = self.fc16(x) x = self.relu(x) x = self.fc17(x) x = self.relu(x) x = self.fc18(x) x = self.relu(x) x = self.fc19(x) x = self.relu(x) x = self.fc20(x) x = self.relu(x) x = self.fc21(x) x = self.relu(x) x = self.fc22(x) x = self.relu(x) x = self.fc23(x) x = self.relu(x) x = self.fc24(x) x = self.relu(x) x = self.fc25(x) x = self.relu(x) x = self.fc26(x) x = self.relu(x) x = self.fc27(x) x = self.relu(x) x = self.fc28(x) x = self.relu(x) x = self.fc29(x) x = self.relu(x) x = self.fc30(x) x = self.relu(x) x = self.fc31(x) x = self.relu(x) x = self.fc32(x) x = self.relu(x) x = self.fc33(x) x = self.relu(x) x = self.fc34(x) x = self.relu(x) x = self.fc35(x) x = self.relu(x) x = self.fc36(x) x = self.relu(x) x = self.fc37(x) x = self.relu(x) x = self.fc38(x) x = self.relu(x) x = self.fc39(x) x = self.relu(x) x = self.fc40(x) x = self.relu(x) x = self.fc41(x) x = self.relu(x) x = self.fc42(x) x = self.relu(x) x = self.fc43(x) x = self.relu(x) x = self.fc44(x) x = self.relu(x) x = self.fc45(x) x = self.tanh(x) return x class Discriminator(nn.Module): def __init__(self, input_size): super(Discriminator, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(input_size, 128) self.fc2 = nn.Linear(128, 64) self.fc3 = nn.Linear(64, 32) self.fc4 = nn.Linear(32, 1) self.sigmoid = nn.Sigmoid() self.relu = nn.ReLU() def forward(self, x): x = self.fc1(x) x = self.relu(x) x = self.fc2(x) x = self.relu(x) x = self.fc3(x) x = self.relu(x) x = self.fc4(x) x = self.sigmoid(x) return x ``` 现在,我们可以开始训练GAN模型了。首先,我们需要定义损失函数和优化器。 ```python import torch.optim as optim # 定义生成器和判别器 input_size = 2048 generator = Generator(input_size) discriminator = Discriminator(input_size) # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.BCELoss() g_optimizer = optim.Adam(generator.parameters(), lr=0.0002) d_optimizer = optim.Adam(discriminator.parameters(), lr=0.0002) ``` 然后,我们需要编写训练代码。在每个epoch中,我们先训练生成器,然后训练判别器。 ```python # 定义训练函数 def train(num_epochs): # 定义真实标签和假标签 real_label = torch.ones(batch_size, 1) fake_label = torch.zeros(batch_size, 1) for epoch in range(num_epochs): for i in range(0, len(faulty_signals), batch_size): # 训练判别器 discriminator.zero_grad() real_signals = torch.tensor(faulty_signals[i:i+batch_size]).float() real_outputs = discriminator(real_signals) real_loss = criterion(real_outputs, real_label) real_loss.backward() noise = torch.randn(batch_size, input_size) fake_signals = generator(noise) fake_outputs = discriminator(fake_signals.detach()) fake_loss = criterion(fake_outputs, fake_label) fake_loss.backward() d_loss = real_loss + fake_loss d_optimizer.step() # 训练生成器 generator.zero_grad() noise = torch.randn(batch_size, input_size) fake_signals = generator(noise) outputs = discriminator(fake_signals) g_loss = criterion(outputs, real_label) g_loss.backward() g_optimizer.step() # 输出损失函数 if i % 100 == 0: print('Epoch [{}/{}], Step [{}/{}], d_loss: {:.4f}, g_loss: {:.4f}' .format(epoch+1, num_epochs, i+1, len(faulty_signals), d_loss.item(), g_loss.item())) ``` 最后,我们可以调用train函数开始训练GAN模型。 ```python batch_size = 32 num_epochs = 100 train(num_epochs) ```

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