Machine learning-based methods have achieved successful applications in machinery fault diagnosis. However, the main limitation that exists for these methods is that they operate as a black box and are generally not interpretable. This paper proposes a novel neural network structure, called temporal logic neural network (TLNN), in which the neurons of the network are logic propositions. More importantly, the network can be described and interpreted as a weighted signal temporal logic. TLNN not only keeps the nice properties of traditional neuron networks but also provides a formal interpretation of itself with formal language. Experiments with real datasets show the proposed neural network can obtain highly accurate fault diagnosis results with good computation efficiency. Additionally, the embedded formal language of the neuron network can provide explanations about the decision process, thus achieve interpretable fault diagnosis.


翻译:机械学习方法在机械故障诊断中取得了成功的应用,然而,这些方法存在的主要限制是,它们作为黑盒运作,一般无法解释。本文提出一个新的神经网络结构,称为时间逻辑神经网络(TLNN),网络神经元是逻辑原理。更重要的是,网络可以被描述和解释为一个加权信号时间逻辑。TLNN不仅保持传统神经网络的优良特性,而且还用正式语言对自身进行正式解释。用真实数据集进行的实验表明,拟议的神经网络可以以良好的计算效率获得非常准确的错误诊断结果。此外,神经网络的嵌入式正式语言可以解释决策过程,从而实现可解释的错误诊断。

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