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: 2024-03-05 09:49:25 浏览: 123
好的,以下是一段基于PyTorch的代码,可以将CWRU轴承故障的振动信号数据库转换为二维灰度图,并使用CNN模型进行训练和测试: ```python 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 # 定义数据集类 class CWRUDataset(Dataset): def __init__(self, data_path, label_path, transform=None): self.data = np.load(data_path) self.labels = np.load(label_path) self.transform = transform def __len__(self): return len(self.labels) def __getitem__(self, idx): data = self.data[idx] label = self.labels[idx] if self.transform: data = self.transform(data) return data, label # 定义数据转换函数,将一维信号转换为二维灰度图 class SignalToImage(object): def __call__(self, signal): signal = np.expand_dims(signal, axis=0) signal = np.repeat(signal, 3, axis=0) signal = np.expand_dims(signal, axis=0) image = transforms.ToPILImage()(signal) image = transforms.Grayscale(num_output_channels=1)(image) image = transforms.ToTensor()(image) return image # 定义CNN模型 class CNN(nn.Module): def __init__(self): super(CNN, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(1, 32, kernel_size=3) self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, kernel_size=3) self.pool = nn.MaxPool2d(kernel_size=2) self.fc1 = nn.Linear(1600, 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, 1600) x = nn.functional.relu(self.fc1(x)) x = self.fc2(x) return x # 加载数据集 train_dataset = CWRUDataset('train_data.npy', 'train_labels.npy', transform=SignalToImage()) test_dataset = CWRUDataset('test_data.npy', 'test_labels.npy', transform=SignalToImage()) # 定义训练和测试函数 def train(model, device, train_loader, optimizer, epoch): model.train() for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader): data, target = data.to(device), target.to(device) optimizer.zero_grad() output = model(data) loss = nn.functional.cross_entropy(output, target) loss.backward() optimizer.step() if batch_idx % 100 == 0: print('Train Epoch: {} [{}/{} ({:.0f}%)]\tLoss: {:.6f}'.format( epoch, batch_idx * len(data), len(train_loader.dataset), 100. * batch_idx / len(train_loader), loss.item())) def test(model, device, test_loader): model.eval() test_loss = 0 correct = 0 with torch.no_grad(): for data, target in test_loader: data, target = data.to(device), target.to(device) output = model(data) test_loss += nn.functional.cross_entropy(output, target, reduction='sum').item() pred = output.argmax(dim=1, keepdim=True) correct += pred.eq(target.view_as(pred)).sum().item() test_loss /= len(test_loader.dataset) print('Test set: Average loss: {:.4f}, Accuracy: {}/{} ({:.0f}%)'.format( test_loss, correct, len(test_loader.dataset), 100. * correct / len(test_loader.dataset))) # 设置训练参数 batch_size = 64 epochs = 10 lr = 0.01 momentum = 0.5 device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') # 加载数据集到DataLoader train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) # 创建模型和优化器 model = CNN().to(device) optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=lr, momentum=momentum) # 训练和测试模型 for epoch in range(1, epochs + 1): train(model, device, train_loader, optimizer, epoch) test(model, device, test_loader) ``` 需要注意的是,以上代码仅提供了一个基本的框架,具体的数据预处理和模型架构需要根据实际情况进行调整和优化。
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