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: 2024-05-15 11:12:54 浏览: 5
以下是用PyTorch实现将一维故障信号转换为二维灰度图并训练CNN模型的代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.model_selection import train_test_split # 加载数据集 data = np.load('CWRU_data.npy') labels = np.load('CWRU_labels.npy') # 将一维信号转换为二维灰度图 def convert_to_image(data): image = np.zeros((len(data), 100, 100)) for i in range(len(data)): image[i] = np.reshape(data[i], (100, 100)) return image # 数据预处理 images = convert_to_image(data) images = images.reshape(images.shape[0], 1, images.shape[1], images.shape[2]) labels = labels - 1 # 将标签从1,2,3,4转换为0,1,2,3 x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(images, labels, test_size=0.2, random_state=42) # 定义CNN模型 class CNN(nn.Module): def __init__(self): super(CNN, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(1, 32, 5) self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, 5) self.fc1 = nn.Linear(64 * 21 * 21, 512) self.fc2 = nn.Linear(512, 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, 64 * 21 * 21) x = nn.functional.relu(self.fc1(x)) x = self.fc2(x) return x # 训练CNN模型 model = CNN() criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) epochs = 20 train_loss = [] test_loss = [] train_acc = [] test_acc = [] for epoch in range(epochs): running_loss = 0.0 running_acc = 0.0 for i, data in enumerate(zip(x_train, y_train)): inputs, labels = data optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs.float()) loss = criterion(outputs, labels.long()) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) running_acc += (predicted == labels).sum().item() / len(labels) train_loss.append(running_loss / len(x_train)) train_acc.append(running_acc / len(x_train)) test_running_loss = 0.0 test_running_acc = 0.0 with torch.no_grad(): for i, data in enumerate(zip(x_test, y_test)): inputs, labels = data outputs = model(inputs.float()) loss = criterion(outputs, labels.long()) test_running_loss += loss.item() _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) test_running_acc += (predicted == labels).sum().item() / len(labels) test_loss.append(test_running_loss / len(x_test)) test_acc.append(test_running_acc / len(x_test)) print("Epoch: {}/{} | Train Loss: {:.4f} | Train Acc: {:.4f} | Test Loss: {:.4f} | Test Acc: {:.4f}".format( epoch + 1, epochs, train_loss[-1], train_acc[-1], test_loss[-1], test_acc[-1])) # 可视化训练过程 fig, ax = plt.subplots(nrows=1, ncols=2, figsize=(15, 5)) ax[0].plot(train_loss, label='train loss') ax[0].plot(test_loss, label='test loss') ax[0].set_xlabel('Epoch') ax[0].set_ylabel('Loss') ax[0].legend() ax[1].plot(train_acc, label='train accuracy') ax[1].plot(test_acc, label='test accuracy') ax[1].set_xlabel('Epoch') ax[1].set_ylabel('Accuracy') ax[1].legend() plt.show() ```

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