I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   1 6 ,   No .   3 J u n e   20 2 6 ,   p p .   1466 ~ 1 4 7 3   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 3 . pp 1 4 6 6 - 1 4 7 3           1466       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Bea ring  f a ult  cla s sifica tion usin g  de cisio n t rees  and n eura networks       Ra id H o us s em   E dd ine Sella o ui,  B ra him   B o ulebta t ec he,   Sa la h B ens a o ula   La b o r a t o r y   o f   A u t o ma t i o n   a n d   S i g n a l s An n a b a ,   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o n i c s ,   F a c u l t y   o f   T e c h n o l o g y ,   B a d j i   M o k h t a r   A n n a b a   U n i v e r s i t y ,   A n n a b a ,   A l g e r i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   3 0 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Feb   2 1 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Ma r   1 6 ,   2 0 2 6       In   th is  stu d y ,   we   tes th re e   m a c h in e   lea rn i n g   m e th o d o l o g ies   −  b in a ry   tree ,     k - n e a re st  n e ig h b o rs  ( k - NN ),   a n d   n e u ra n e two rk (NN )     u sin g   a   ra n g e   o f   h y p e r p a ra m e ters .   Th e se   m e th o d a re   a p p li e d   t o   a   d a tas e c o n sistin g   o f   e x trac ted   ti m e   se ries   c h a ra c teristics   ( ro o m e a n   s q u a re   ( RM S ),   sk e wn e ss ,   a n d   k u rt o sis  fro m   v i b ra ti o n   si g n a ls  o v a ri o u b e a rin g s u b jec ted   t o   d iffere n t   fa u lt   c o n d i ti o n fro m   th e   in telli g e n m a in ten a n c e   sy ste m (IM S )   d a tas e t.   We  e v a lu a te  h o e ffe c ti v e ly   th e se   m e th o d s   c las sify   th e   c o n d it i o n   o f   th e   b e a rin g s   u sin g   th e   p ro v i d e d   d a tas e t.   We  o b se rv e   th e   t o p   two   m e th o d s,   a rti fi c ial  n e u ra l   n e two rk   (AN N)  9 9 . 2 9 %   a n d   b i n a ry   tree   9 8 . 8 4 % .   Wi t h   a   d iff e re n c e   o f   0 . 4 5 % ,   th e   b i n a ry   tree   is  p re fe rre d   o v e t h e   c o m p lex   AN d u e   to   it e a se   o in terp re tatio n ,   tran sp a re n c y ,   a n d   m in ima c o m p u tati o n   re q u ire m e n ts.  Its   in teg ra ti o n   a c o d e   i n   e m b e d d e d   c o n tr o ll e rs  o e lec tro n ic  c o n tro l   u n it s   (ECUs)  is  m o re   e fficie n t,   w h ich   m a k e th e m   fa ste fo r   re a l - ti m e   p ro c e ss in g   a n d   sa fe ty - c rit ica e lec tri c   v e h icle   (EV)   sy ste m s.   K ey w o r d s :   Dec is io n   tr ee s     Diag n o s is   E lectr ic  v eh icle   Fau lt c lass if icat io n   Ma ch in lear n in g   Neu r al  n etwo r k s   R o llin g   b ea r in g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R aid   Ho u s s em   E d d in Sellao u i   L a b o r at o r y   o f   Au t o m ati o n   an d   Si g n als   A n n a b a   ( L ASA ) ,   D e p ar t m e n t   o f   E le ct r o n i cs,   Fa c u lt y   o f   T ec h n o l o g y ,   B ad j i M o k h ta r   A n n a b a   Un i v e r s ity   An n ab a,   Alg er ia     E m ail: r aid - h o u s s em - ed d in e. s ellao u i@ u n iv - an n a b a. d z       1.   I NT RO D UCT I O N   Ad v an ce m en ts   in   r o tatin g   m a ch in er y   h av e   led   to   m o r e   r ef in em en an d   co m p lex ity ,   wh ich   h as  r aised   th d em a n d   f o r   r eliab ilit y .   T h h ar s h   an d   ex tr em wo r k in g   co n d itio n s   m a d its   p a r ts   p r o n to   d e g r ad atio n .   E v en   s m all  d ef ec ts   wh ile  r u n n in g   s y s tem   ca n   ca u s p ar t s   to   b r ea k   o r   th w h o le  s y s tem   to   s to p   wo r k in g ,   wh ich   ca n   lead   to   m aj o r   ac cid en ts   an d   d am ag es.  T h u s ,   r ap i d   an d   p r ec is ev alu atio n   an d   esti m atio n   o f   h ea lth   s tatu s   ar ess en tial  f o r   m ain tain in g   its   s af an d   d ep en d ab le  o p er atio n   [ 1 ] .   T h d e p en d a b le  o p er atio n   o f   r o llin g   b ea r in g s   is   v ital  f o r   th e   ac cu r a cy   an d   lo n g ev ity   o f   r o tatin g   m ac h in er y .   Giv en   th ei r   s ig n if ica n ce ,   en s u r i n g   th eir   r eliab ilit y   d ir ec tly   im p ac ts   th e   o v e r all  p e r f o r m an ce   o f   th e   s y s tem .   B ea r in g   d eg r ad atio n   a cc o u n ts   f o r   4 0 t o   5 0 o f   all  f ailu r es;  m ak in g   it  th m o s c o m m o n   ty p e.   B ea r in g   d eg r a d atio n   o cc u r s   at   f o u r   lo ca tio n s th e   b ea r in g   ca g e,   r o llin g   ele m en ts ,   o u ter   r ac e,   a n d   i n n er   r ac e.   S ec o n d   is   s tato r   f ailu r e,   w h ich   h ap p en s   a b o u 3 0 to   3 5 o f   th tim e.   Ab o u 1 0 o f   th tim e,   r o to r s   f ail,   m a k in g   th em   th th ir d   m o s co m m o n   ty p o f   f ailu r e.   T h last   f ew  p er ce n t a r e   m ad u p   o f   all  th o th e r   ty p es o f   f ail u r es  [ 2 ] [ 4 ] .   W h en   d ef ec ts   b eg in   to   d ev elo p   in   m o t o r ,   th e y   m an if est  as   ab n o r m alities   in   its   o p er atio n al  s ig n als   ( ac ce ler atio n ,   p r ess u r e,   o r   s t r ain   ch ar ac ter is tics )   [ 5 ] .   Det ec tin g   th ese  ab n o r m alities   is   th k ey   f o r   ea r ly   d iag n o s is .   Am o n g   th ese  ap p r o ac h es,  v ib r atio n   s ig n al  an a ly s is   i s   esp ec ially   s u itab le  f o r   d etec tin g   f a u lts     an d   d ef ec ts   in   b ea r in g s   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   T h e   b ea r in g s   p r o d u ce   v i b r atio n   s ig n als  th at  d is p lay   n o n - s tatio n ar ity   an d   p er io d ic  im p ac f ea tu r es.  As  r esu lt,  s ig n al  p r o ce s s in g   m eth o d s   ar f r eq u en tly   em p lo y e d   in   en g in ee r in g   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         B ea r in g   fa u lt c la s s ifica tio n   u s in g   d ec is io n   tr ee s   a n d   n eu r a n etw o r ks   ( R a id   Ho u s s em  E d d in S ella o u i )   1467   r ec o g n ize  a n d   ex tr ac d ef ec ch ar ac ter is tics   f r o m   r aw   v ib r atio n   s ig n als  f o r   m o n ito r in g   a n d   d ia g n o s in g   th eir   co n d itio n .   Fau lt  d ete cti o n   an d   is o la ti o n   ( FD I )   is   a   b r an ch   o f   c o n t r o l   en g i n e er in g   t h at   f o c u s es   o n   u p h o ld in g   a   s y s te m ' s   r eli a b ili ty   a n d   s af et y   d u r i n g   its   o p er ati o n a p e r i o d ,   a v o i d i n g   p o s s i b le   b r ea k d o w n s   an d   im p r o v in g   o v e r al e f f ici e n c y   [ 8 ] .   As  tec h n o l o g y   ad v an ce s ,   d e f e ct  d i ag n o s is   m et h o d s   a r e   c o n ti n u al ly   d ev el o p in g .   M o d e r n   ap p r o ac h es   d o   th ese   tas k s   b y   co m b i n i n g   a d v a n c e d   s i g n al   p r o ce s s i n g   a n d   f e at u r ex tr ac tio n   wit h   m a ch in lea r n i n g   ( ML )   al g o r it h m s ,   s u c h   as u s i n g   K al m a n   f i lte r   in te g r at ed   wi th   a n   a r ti f ic ial   n e u r al   n et wo r k   to   e n h a n c e   d et ec ti o n   ac cu r a c y   a n d   e n a b l e   r o b u s t   f a u l t - to le r a n t   co n t r o l   [ 8 ] [ 1 1 ] .   A   r a n d o m   f o r es t   cl ass if i er   is   a n o t h e r   wa y   to   f i n d   o u th h e alt h   o f   a   g ea r b o x .   T h d a ta  a r th r aw   v i b r ati o n   s i g n als   r ec o r d ed   f r o m   a   g e ar b o x   e x p e r i m e n t   s im u la ti n g   s i x   k in d s   o f   g ea r   f ail u r es  [ 1 2 ] .   R au b er   e a l .   [ 1 3 ]   ai m e d   to   i d e n t if y   h ea lt h   c o n d it io n s   o f   r o t ati n g   m ac h i n es   u s in g   a   la b el e d   d ata s et   f r o m   C as e   W est er n   R es er v Un iv er s it y   ( C W R U ) .   S u   e a l.   [ 1 4 ]   d id   a   m u lt i - f a u lt   d ia g n o s is   v ia   s u p p o r t   v e cto r   m a c h i n ( SV M) .   T w o   a p p r o a c h es  t h at  ac h ie v h i g h   d ia g n o s ti a cc u r ac y   wh i le   r ed u ci n g   c o m p u t ati o n a co m p le x it y   we r p r o p o s e d   b y   Alo n s o - Go n l ez   et   a l .   [ 1 5 ]   a n d   C h e n   et   a l.   [ 1 6 ] T h ap p r o ac h   is   d esi g n e d   to   i d en t if y   b ea r i n g   d e f ec ts   wi th   li m ite d   ch a r ac te r is t ics   a n d   o b s e r v ati o n al   d at a.   Fo r   th p u r p o s es  o f   o u r   wo r k ,   th e   in tellig en m ain ten an ce   s y s tem s   ( I MS)   b ea r i n g   d ataset  [ 1 7 ]   r ep r esen ted   f itti n g   tr ain in g   d ataset  f o r   o u r   wo r k .   Var io u s   r esear ch   s tu d ies  in   f ield s   h av u tili ze d   th I MS   d atab ase.   Var io u s   ML   m o d els   h av b ee n   d ev elo p ed   to   id e n tify   ab n o r m al  co n d itio n s   in   b ea r in g s   b ef o r th ey   lead   to   ca tast r o p h ic  f ailu r es.  On s tu d y   p r o p o s ed   a   co m b i n atio n   o f   co n v o lu tio n al  n eu r a n etwo r k s   ( C NNs)  an d   g ate d   r ec u r r en t   u n its   ( GR Us)  f o r   a n o m aly   d etec tio n   in   r o tatin g   m ac h in er y   [ 1 8 ] .   An o t h er   s tu d y   u tili ze d   a   p ar allel  lo n g - s h o r t   ter m   m em o r y   ( PAR A - L STM )   m o d el  to   d etec an o m alies  in   b ea r in g   v ib r atio n   [ 1 9 ] .   T h e   d ata  s et  was  also   u s ed   in   r em ain in g   u s ef u life   ( R UL )   p r ed ic tio n s   u s in g   b id ir ec tio n al  lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( B iLST M)   n eu r al  n etwo r k s   [ 2 0 ] .   I was  also   ap p lied   f o r   p er f o r m an ce   ev al u atio n   in   s elf - s elec tiv r eg r ess io n   m o d el  to   s elec th m o s s u itab le  to   p r ed ict  th R UL   o f   th b ea r in g   [ 2 1 ] .   B u ild in g   o n   t h ese  f o u n d atio n s ,   th is   wo r k   aim s   f o r   d iag n o s is   m eth o d   u s in g   tim s er ies  f ea tu r es  ex tr ac ted   f r o m   th r a v ib r atio n   s ig n als.   Me an wh ile,   th s im p le  an d   e f f icien b in ar y   tr ee ,   k - n ea r est   n eig h b o r s   ( k - NN) ,   an d   a r tific ial  n eu r al  n etwo r k   ( ANN)   ar em p lo y ed   as  class if ier s   to   s h o r ten   th tr ain in g   tim e,   k ee p in g   h ig h   ac cu r ac y   wh ile  lo wer in g   alg o r ith m   co m p lex ity .       2.   T H E O R E T I CA L   B A SI S   Ma ch in lear n in g   is   em p lo y e d   to   in s tr u ct  m ac h in es  in   t h m o r ef f icien m an a g em en o f   d ata.   At  tim es,  an aly zin g   th d ata  to   d is ce r n   p atter n s   o r   e x tr ac in f o r m atio n   ca n   p r o v e   ch allen g i n g .   W u s m ac h in lear n in g   in   th at  ca s e.   T h g r o win g   n u m b e r   o f   d atasets   h as  h eig h ten ed   t h d em an d   f o r   m ac h in lear n in g   i n   n u m er o u s   s ec to r s ,   in clu d in g   h ea lth ca r an d   d ef en s e,   u tili zin g   it to   d er iv e   v alu ab le   in f o r m a tio n   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .     2 . 1 .     B ina ry   t re e   b in ar y   tr ee   is   b asic  h ier a r ch ical  d ata  s tr u ctu r th at  o r g an izes  d ata  in   tr ee - lik f o r m at,   wh er e   ea ch   n o d ca n   m ain tain   m a x im u m   o f   two   c h ild r en .   I allo ws  ef f icien r ep r esen tatio n   o f   d ata,   wh ich   is   u s ef u l   in   co m p u ter   s cien ce   ap p licati o n s ,   in clu d in g   b u n o lim ite d   to   s ea r c h   alg o r ith m s ,   s o r ti n g   o p er atio n s ,   an d   h ier ar ch ical  d ata  m o d elin g   [ 2 4 ] .   T h b in ar y   tr ee ' s   s tr u ctu r is   ch ar ac ter ized   b y   r o o n o d at  th to p ,   wh ich   s er v es  as  th e n tr y   p o in t   to   th tr ee .   E ac h   n o d e   with in   th tr ee   ca n   co n tain   a   v alu o r   k ey ,   a n d   t h e   r elatio n s h ip s   am o n g   th n o d es   ar s u ch   th at  th v alu o f   th lef t b r an ch   is   ty p ically   less   th an   th at  o f   th p ar e n n o d e,   wh ile  t h v alu o f   th r i g h t b r a n ch   is   g r ea ter   th an   o r   e q u al  to   th p ar en n o d e.   I n   th f r am ewo r k   o f   ap p ly in g   b in ar y   tr ee s   f o r   v ar io u s   co m p u tatio n al  task s ,   s p ec if ic  h y p er p ar am eter s   ca n   b d ef in e d   to   o p tim ize   th tr ee ' s   co n s tr u ctio n   a n d   o p er atio n .   I n   th is   s tu d y ,   we  f o cu s   o n   two   h y p er p ar am eter s Ma x im u m   n u m b er   o f   s p lits   d ef in es  th u p p er   lim it  o n   h o m an y   tim es  th d ata  ca n   b s p lit   d u r in g   th co n s tr u ctio n   o f   th b in ar y   tr ee .   L im itin g   th n u m b er   o f   s p lits   h elp s   in   p r ev en tin g   o v er f itti n g ,   th e   s p lit cr iter io n   m eth o d   f o r   d eter m in in g   h o to   s p lit th d ata  at   ea ch   n o d e.   T h t h r ee   m eth o d s   u s ed   in   th is   p ap er   ar Gin i's   d iv er s ity   in d ex ,   s ig n if y in g   th p r o b a b ilit y   f o r   r an d o m   in s tan ce   b ein g   m is class if ied   wh en   ch o s en   r an d o m l y ,   as  s ee n   in   ( 1 ) m a x im u m   d ev ia n ce   r ed u ctio n   ( cr o s s   en tr o p y ) ,   w h ich   is   m ea s u r o f   u n ce r tain ty   o r   d is o r d er ,   as  s ee n   in   ( 2 ) a n d   t h to win g   r u le,   w h ich   is   n o a   p u r ity   m ea s u r f o r   n o d b u r ath er   s er v es  as  an   alter n ativ cr iter io n   f o r   d eter m in in g   h o to   s p lit a  n o d e,   as  s ee n   in   ( 3 ) .     = 1 ( ) 2 = 1   ( 1 )     1 ( ) . l og 2 ( ( ) ) = 1   ( 2 )     ( ) ( ) ( | ( ) ( ) | = 1 ) 2   ( 3 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   3 J u n e   20 2 6 :   1 4 6 6 - 1 4 7 3   1468   2 . 2 .     E ns em ble le a rning   E n s em b le  lear n in g   r ef er s   to   th p r o ce s s   o f   am alg am atin g   m u ltip le  in d iv id u al  lear n er s   in to   s in g u lar   lear n er .   T h in d iv id u al  lea r n er   m ay   in cl u d Naïv e   B ay es,  d ec is io n   tr ee ,   o r   a   n eu r al   n etw o r k ,   a m o n g   o th e r s ,   em p lo y ed   to   r ed u ce   b ias  an d   v ar iatio n .   B o o s tin g   g e n er ates  s tr o n g   lear n e r   b y   c o m b in i n g   a   s er ies  o f   wea k   lear n er s .   I f   a   class if ier   s h o ws  litt le  co r r elatio n   with   th e   co r r ec class if icatio n ,   it  is   co n s id er ed   a   wea k   lear n er ;   o n   th o th er   h an d ,   s tr o n g   le ar n er   is   s tr o n g ly   lin k e d   with   ac cu r ate  class if icatio n   [ 2 3 ] .   B ag g in g ,   o r   b o o ts tr ap   ag g r eg atin g ,   e n h an ce s   th e   s tab ilit y   an d   ac c u r ac y   o f   an   ML   al g o r ith m .   I is   ap p licab le  f o r   r e g r ess io n   as  well  as   class if icatio n .   Ad d itio n ally ,   b a g g in g   h elp s   to   r e d u ce   v a r ian ce   an d   m itig ate  o v er f itti n g   [ 2 3 ] .     2 . 3 .     K - nea re s t   neig hb o r   T h k - n ea r est  n eig h b o r   ( k - NN)   class if icat io n   alg o r ith m   o p er ates  o n   th p r in cip le  o f   p r o x im ity   in   m u lti - d im en s io n al  f ea tu r s p a ce .   T h m ain   g o al  o f   k - NN   c lass if icatio n   is   to   g iv d ata  p o in a   class   lab el  b ased   o n   th class   lab els  o f   its   n ea r est  n eig h b o r s .   Sp ec if i ca lly ,   th o u tp u t   o f   th alg o r ith m   is   d eter m in e d   th r o u g h   p l u r ality   v o te  am o n g   th o b ject' s   k - n ea r est  n eig h b o r s ,   wh e r th o b ject  is   ass ig n ed   to   th m o s f r eq u e n tly   r ep r esen ted   class   o f   its   n eig h b o r s .   T h is   n o n - p a r am etr ic  m eth o d   is   p ar ticu lar ly   ad v an tag e o u s   in   s ce n ar io s   wh er th d is tr ib u tio n   o f   d ata  is   u n k n o wn   o r   co m p l ex   [ 2 5 ] .   W f o cu s ed   o n   two   h y p e r p ar am eter s   to   im p r o v th e   p e r f o r m an ce   o f   th k - NN   class if ier   we  u s ed .   T h n u m b er   o f   n eig h b o r s   ( k )   s p ec if ies  h o m an y   o f   t h n ea r est  p o in ts   ar u tili ze d   to   class if y   ea ch   p o in d u r in g   p r ed ictio n ,   a   lo v al u e   o f   k   r esu lts   in   a   f in e   class if ier ,   wh ile  a   h i g h   v alu e   lead s   to   co ar s class if ier .   T h d is tan ce   m etr ic   is   th alg o r ith m   u s ed   to   ca lcu late   d is tan ce s   b etwe en   p o in ts .   I n   th is   p ap er ,   we   f o c u s   o n   two   d is tan ce   m ea s u r es:  E u cli d ea n   d is tan ce ,   t h m o s wid ely   u s ed ,   is   m ea s u r o f   th tr u s tr aig h t - lin e   d is tan ce   b etwe en   two   p o in ts   i n   E u clid ea n   s p ac e,   as  s ee n   in   ( 4 ) ,   a n d   Ma n h attan   d is tan ce ,   also   k n o wn   as  city   b lo ck   d is tan ce ,   ca lcu lates th s u m   o f   th a b s o lu te  d if f e r en ce s   b etwe en   th co o r d in ates o f   t wo   p o in ts   ( 5 )   [ 2 6 ] .       ( , ) = ( ) 2 = 1       ( 4 )     ( , ) = | | = 1   ( 5 )     2 . 4 .     Art if ici a neura l net wo rk   Ar tific ial  n eu r al  n etwo r k s   ( A NN s )   ar s im p lifie d   ar tific ial  m o d els  th at  ar b ased   o n   th b io lo g ical  m ec h an is m s   o f   n e u r o n s   in   h u m an   b r ain s .   An   ANN  is   m ad u p   o f   s ev er al  h ig h ly   i n ter co n n ec ted   a r tific ial  p r o ce s s in g   u n its   ( n o d es),   wh ic h   ar g r o u p ed   in to   lay e r s ,   cr ea tin g   n etwo r k .   T h n u m b e r   o f   n o d es in   th in p u t   an d   o u tp u lay er s   is   d eter m in ed   b y   th s p ec if ic  n u m b er   o f   in p u an d   o u tp u v ar iab les  n ee d ed   to   d ef in th is s u e.   tr ial - an d - er r o r   ap p r o a ch   ty p ically   d ete r m in es th n u m b er   an d   n o d d e n s ity   o f   th h id d en   la y er s   [ 2 7 ] .   E ac h   n o d ( ex ce p in   th in p u lay er )   is   ca lcu lated   as  th s u m   . = 1   o f   its   weig h ted   in p u ts     an d   b ias   .   T h is   s u m   is   th en   p r o ce s s ed   b y   n o n - lin ea r   ac tiv atio n   f u n ctio n   (  )   to   p r o d u ce   th o u t p u [ 2 8 ] T h is   s tu d y   u s es  th r ee   ac tiv at io n   f u n ctio n s Sig m o id ,   co m m o n   n o n - lin ea r   f u n ctio n   t h at  o u tp u ts   v alu es   b etwe en   0   an d   1 .   As  s ee n   in   ( 7 ) .   T an h   ( h y p er b o lic  tan g en t ) ,   wh ich   is   s im ilar   to   s ig m o id   b u t   is   s y m m etr ic   ar o u n d   ze r o ,   is   o f ten   p r ef e r r e d   f o r   its   g r ad ien b eh av io r .   As  s ee n   in   ( 9 )   an d   Fig u r 1 .   R ec tifie d   lin ea r   u n it  ( R eL U ) ,   n o n - lin ea r   f u n ctio n   wh er o n ly   s u b s et  o f   n eu r o n s   ac tiv ates   at  o n ce .   I is   co m p u tatio n ally   ef f icien t,  th o u g h   it c a n   s o m eti m es c au s n eu r o n s   to   "d ie"  ( s t o p   u p d atin g )   d u r i n g   tr ain i n g   [ 2 9 ] .      = (  ) = ( + = 1 )     ( 6 )     ( ) =   1 1 +     ( 7 )     ( ) =   2   ( 2 ) 1     ( 9 )           Fig u r 1 .   R eL ( R ed )   Sig m o i d   ( Gr ee n )   an d   T an h   ( B lu e)   o r   l o g is tic  ac tiv atio n   f u n ctio n   g r a p h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         B ea r in g   fa u lt c la s s ifica tio n   u s in g   d ec is io n   tr ee s   a n d   n eu r a n etw o r ks   ( R a id   Ho u s s em  E d d in S ella o u i )   1469   2 . 5 .     Da t a s et   d escript io n   T h in tellig en t m ain ten a n ce   s y s tem s   ( I MS )   b ea r in g   d ataset  ca m f r o m   t h test   r ig   s h o wn   i n   Fig u r 2 .   I h as  f o u r   R ex n o r d   Z A - 2 1 1 5   d o u b le - r o b ea r in g s   ( c h ar ac t er is tics   ar s ee n   in   T ab le  1 )   m o u n ted   o n   a   s h af t.   An   AC   m o to r   co n n ec ted   to   t h s h af b y   r u b b er   b elts   k ee p s   th s p ee d   o f   r o tatio n   at  a   s tead y   2 0 0 0   r p m .   s p r in g   m ec h an is m   p u ts   r a d ial  lo ad   o f   6 , 0 0 0   lb s .   o n   th e   s h af an d   b ea r i n g s .   Als o ,   cir c u latio n   s y s tem   th at   co n tr o ls   b o th   th tem p er atu r e   an d   f lo lu b r icate s   all  o f   th b ea r in g s .   E ac h   h o u s in g   h as  two   h ig h - s en s itiv ity   q u ar tz  I C ac ce ler o m eter s   ( PC B   3 5 3 B 3 3 )   th at  m ea s u r th x   an d   y   ax es.  W n o te  th at  all  f ailu r es  h ap p en ed   af ter   1 0 0   m illi o n   r e v o lu tio n s ,   wh ich   is   th ex p ec ted   life s p a n   o f   th b ea r in g   [ 1 7 ] .             Fig u r 2 .   T h test   r ig   o f   I MS  b ea r in g   d ataset       T ab le  1 .   C h ar ac ter is tics   o f   th b ea r in g s   u s ed   R e x n o r d   ZA - 2 1 1 5   C h a r a c t e r i s t i c s   N u mb e r   o f   r o l l i n g   e l e me n t   p e r   r o w   16   16   R o l l i n g   e l e me n t   d i a m e t e r   0 . 3 3 1   i n c h   8 . 4   mm   P i t c h   d i a me t e r   2 . 8 1 5   i n c h   7 1 . 5   mm   C o n t a c t   a n g l e   1 5 . 1 7 °   1 5 . 1 7 °   S t a t i c   l o a d   6 0 0 0   l b s .   2 6 6 9 0   N       T h I MS  p ac k et  co n tain s   th r ee   test - to - f ailu r e x p er im e n d atasets .   E ac h   co n s is ts   o f   m u ltip le  f iles ,   with   ea ch   co n tain in g   1 - s ec o n d   s n ap s h o ts   o f   v ib r atio n   s ig n als  r ec o r d e d   at  s et  in ter v a ls .   T h d ata  p ac k et   ch ar ac ter is tics   ar s u m m ar ized   in   T ab le  2 .   E ac h   f ile  co n tai n s   2 0 , 4 8 0   d ata  p o in ts at  s a m p lin g   f r eq u en cy   o f   2 0   k Hz,   d ata  ac q u is itio n   o cc u r s   at  th f r e q u en c y   o f   ten   m in u t es  ( th f ir s d ataset' s   in itial  f o r ty - th r ee   f iles   wer e   co llected   ev er y   f iv m in u tes)  [ 1 7 ] .       T ab le  2 .   Data s ets ch ar ac ter is tics   an d   s u m m ar y   D a t a s e t   N u mb e r   o f   c h a n n e l s   N u mb e r   o f   f i l e s   En d u r a n c e   d u r a t i o n   A n n o u n c e d   d a m a g e s   D a t a s e t 1   8   2 1 5 6   3 4   d a y s   1 2 h   B e a r i n g   4 :   r o l l i n g   e l e me n t   |   B e a r i n g   3 :   i n n e r   r a c e   D a t a s e t 2   4   9 8 4   6   d a y 2 0 h   B e a r i n g   1 :   o u t e r   r a c e   D a t a s e t 3   4   4 4 4 8   3 1   d a y s   1 0 h   B e a r i n g   3 :   o u t e r   r a c e       2 . 6 .     F e a t ures f o t i m s er ies a na ly s is   I n   th e   an al y s is   o f   tim e   s er ies  d ata,   v ar io u s   s tatis tical  f ea tu r es  ar e   em p lo y ed   to   o f f e r   i n f o r m atio n   ab o u th e   d is tr ib u tio n ,   v ar ia b ilit y ,   an d   o v er all  c h ar ac ter is tics   o f   th d ata  ( r o o m ea n   s q u a r ( R MS) ,   s tan d ar d   d ev iatio n   ( STD) ,   ab s o lu te  m e an   ( AM ) ,   k u r t o s is ,   s k ewn ess ,   an d   p ea k   to   p ea k [ 3 0 ] ,   all  o f   wh ich   ar u s ed   as  in p u ts .   I n   T a b le  3 ,   we  o u tlin s aid   k ey   f ea tu r es a lo n g   with   th eir   m ath em atica l f o r m u las.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   3 J u n e   20 2 6 :   1 4 6 6 - 1 4 7 3   1470   T ab le  3 .   T im Ser ies f ea tu r es a n d   th eir   m at h em atica l f o r m u l a   Ti me   seri e s fe a t u r e s   M a t h e ma t i c a l   f o r m u l a s   R o o t   me a n   sq u a r e   ( R M S )   =   1 ( 2 ) = 1     S t a n d a r d   d e v i a t i o n   ( S TD )   σ =   1 N ( x i   ̅ ) 2 N i = 1     A b so l u t e   me a n   ( A M )   ̅ =   1 N | x i | { N } { i = 1 }     K u r t o si s   K =   1 ( x i   ̅ ) 4 σ 4 N i = 1     S k e w n e ss   Sk =   1 ( x i   ̅ ) 3 σ 3 N i = 1     P e a k   t o   p e a k   2 = max ( x ) m i n ( x )         3.   M E T H O D   I n   o u r   wo r k ,   all  m o d u les  wer d esig n ed   an d   tr ain e d   u s in g   MA T L AB   o n   d u al - co r ce n tr al   p r o ce s s in g   u n it  ( C PU)   with   1 6 - GB   R AM   s y s tem .   T h is   s et u p   s m o o th ed   ex p er im en tatio n   with   v ar io u s   m o d el  ar ch itectu r es a n d   p ar am eter s ,   en s u r in g   v i g o r o u s   ass ess m en o f   ea ch   class if icatio n   m eth o d s   p er f o r m a n ce .   Fo r   th d ec is io n   tr ee s ,   we  tr ai n ed   s ev er al  m o d els  u s in g   th r e s p lit  cr ea tio n   m eth o d s Gin i' s   d iv er s ity   in d ex ,   m ax im u m   d e v ian ce   r e d u ctio n ,   an d   th e   two in g   r u le .   E ac h   m eth o d   was  ev alu ate d   ac r o s s   r an g e   o f   s p lits ,   v ar y in g   f r o m   4   to   5 0 0 .   Ad d itio n ally ,   en s em b le  tr ee   m eth o d s   wer ass es s ed ,   i n clu d in g   b a g g in g ,     R US - B o o s t,  an d   Ad aBo o s t.  T h ese  en s em b le   tech n iq u es  wer test ed   with   v ar y i n g   p ar am eter s   ( m ax im u m   n u m b er   o f   s p lits ,   n u m b er   o f   e s tim ato r s   ( lear n er s ) ,   a n d   th l ea r n in g   r ate)   t o   d ete r m in o p t im al  co n f ig u r atio n   f o r   im p r o v e d   p er f o r m a n ce .   T h e   k - NN   class if ier 's  m o d u l es  u s ed   d if f e r en d is tan ce   m etr ics  an d   t h n u m b er   o f   n eig h b o r s .   Sp ec if ically ,   two   d is tan ce   m ea s u r es:  C ity   b lo ck   ( Ma n h attan )   d is tan ce   an d   E u clid ea n   d is tan ce .   W h ile  th e   n u m b er   o f   n eig h b o r s   r a n g ed   f r o m   1   to   1 0 0 ,   allo win g   u s   to   o b s er v h o th n eig h b o r h o o d   s ize  in f lu en ce s   class if icatio n   ac cu r ac y .   Fo r   n eu r al  n etwo r k   class if ier s ,   m u ltip le  co n f i g u r atio n s   wer u s ed ,   f o c u s in g   o n   ac tiv ati o n   f u n ctio n s   an d   n etwo r k   ar c h itectu r e.   W test ed   th r ee   ac tiv atio n   f u n ctio n s R eL U,   T an h ,   a n d   Sig m o id ap p lied   u n if o r m ly   ac r o s s   h id d e n   lay er s .   T h h id d en   la y er s   v ar ied   f r o m   o n to   t h r ee ,   with   ea ch   h a v in g   1 0 ,   2 0 ,   5 0 ,   7 0 ,   o r   1 0 0   n eu r o n s   p er   lay e r .   Var io u s   lay er   ar r a n g em en ts   w er co n s tr u cted ,   in cl u d in g   i n cr ea s in g   s eq u en ce s     ( e. g . ,   1 0 - 50 - 1 0 0 ) ,   d ec r ea s in g   s eq u en ce s   ( e. g . ,   5 0 - 20 - 1 0 ) ,   u n if o r m   lay er s   ( e . g . ,   5 0 - 50 - 5 0 ) ,   an d   r an d o m   co m b in atio n s   ( e . g . ,   7 0 - 20 - 5 0 ) .   So f tMa x   ac tiv atio n   f u n cti o n   is   s et  as  th f in al  h id d en   la y er   in   all  n etwo r k s   to   f ac ilit ate  m u lti - class   clas s if i ca tio n .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   W ass e s s   th o u tco m es  o f   f a u lt  class if icatio n   u s in g   two   cr iter ia:  tr ain in g   d u r atio n   an d   cla s s if icatio n   test   ac cu r ac y   ( ) ,   as sh o wn   in   ( 1 0 ) .   T r u n eg ativ ( T N)   an d   t r u p o s itiv ( T P)  s h o th co r r ec tly   class if ied   ca s es,  wh ile  f alse p o s itiv ( FP )   an d   f alse n eg ativ ( FN)   s h o ca s es th at  wer n o t.     ( % )   =      +       +      +      +      × 100       ( 1 0 )     Af ter   co n d u ctin g   t h tr ain in g   an d   test in g   o f   th p r o p o s ed   m o d els,  we  o b tain   th f o llo w in g   r esu lts C o n ce r n in g   th b in ar y   tr ee s ,   th m a x im u m   d ev ian ce   r ed u ctio n   m eth o d   ac h iev ed   th h ig h est  ac cu r ac y   o f   9 8 . 8 3 %.   W also   r em a r k   t h a th in cr ea s o f   m ax im u m   s p lits   ca n   g r ea tly   in f l u en ce   p er f o r m a n ce   u n til  ce r tain   th r esh o ld   wh er it st ar ts   to   d ec r ea s e.   T ab le  4   s h o ws t h b est p r ef o r m in g   m ax   n u m b er   o f   s p lits   f o r   ea ch   m o d u le  in   all  th s p lit  cr ea tio n   m eth o d s .   T r ain in g   tim ap p ea r s   to   b r elativ ely   lo w,   esp ec ially   f o r   co n f ig u r atio n s   with   f ewe r   s p lits .   Fo r   en s em b le  tr ee s ,   th ey   d em o n s tr ated   h ig h er   ac cu r a cy ,   with   Ad aBo o s ac h iev in g   an   ac cu r ac y   o f   9 9 . 1 8 % u s in g   3 0 0   m ax im u m   s p lits   an d   5 0   lear n e r s   at  lear n in g   r ate  o f   0 . 1 5 ,   as seen   in   T ab le   4 .   T h is   d em o n s tr ates  th p o wer   o f   co m b in in g   m u l tip le  lear n er s .   W h ile  tr ain in g   tim es  wer h ig h er   th an   f o r   s in g le  tr ee s ,   th ac cu r ac y   g ain   was sig n if ican t.    T h e   k - NN  alg o r ith m s   p e r f o r m ed   r eliab l y ,   with   th e   city   b lo ck   d is tan ce   m etr ic  ac h iev in g   9 8 . 5 2 %   ac cu r ac y ,   o u td o in g   E u clid ea n   d is tan ce   at  9 8 . 2 5 %.  T r ai n in g   tim was  co n s is ten tly   s h o r t,  as  s ee n   in   T ab le  4 .   Neu r al  n etwo r k s   ac h iev e d   t h e   h ig h est  r aw  ac cu r ac y ,   with   a   th r ee - lay er   ar ch itectu r e   u s in g   th T an h   ac tiv atio n   f u n ctio n   r ea ch in g   9 9 . 2 8 %;  h o wev er ,   th ese  o u tco m es  ca m at  s u b s tan tial  co m p u tatio n al   co s t,  with   tr ain in g   tim es  ex ce ed in g   f o u r   h o u r s ,   a s   s ee n   in   T ab le  4 .   T h e   tr ad e - o f f   b etwe en   ac c u r ac y   an d   tr ain in g   tim is   ev id e n t.  T h r esu lts   ac r o s s   all  m o d els  in d icate   s tr o n g   ca p ab ilit y   o f   d if f er en m ac h in lear n in g   tec h n iq u es  to   ac h iev e   h ig h   ac cu r ac y   i n   class if icatio n   task s T ab le  4   h i g h lig h ted   th e   b est  p er f o r m er s ,   a n d   Fig u r e s   3 ( a)   an d   3 ( b )   is   th co n f u s io n   m atr ix   f o r   th t o p   t wo   o v er all.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         B ea r in g   fa u lt c la s s ifica tio n   u s in g   d ec is io n   tr ee s   a n d   n eu r a n etw o r ks   ( R a id   Ho u s s em  E d d in S ella o u i )   1471   T ab le  4 .   T h b est p r ef o r m in g   f o r   ea ch   m et h o d   Ty p e   H y p e r p a r a me t e r s   A c c u r a c y   %   ( Te s t )   Tr a i n i n g   t i me   B i n a r y   Tr e e   S p l i t   m e t h o d :   G i n i 's  d i v e r s i t y   i n d e x   |   M a x i m u m   sp l i t s:   2 5 0   9 8 . 5 7 3 3 1 5 7 2   1 2 . 6 5   s   S p l i t   m e t h o d :   Tw o i n g   r u l e   |   M a x i m u m sp l i t s:   3 0 0   9 8 . 3 8 8 3 7 5 1 7   2 4 . 7 8   s   S p l i t   m e t h o d :   M a x i mum  d e v i a n c e   r e d u c t i o n   |   M a x i mum   sp l i t s:   2 5 0   9 8 . 8 3 7 5 1 6 5 1   3 0 . 6 8   s   En se mb l e   Tr e e s   B a g g i n g   |   M a x i mu m s p l i t s :   2 5 0   |   N u m b e r   o f   l e a r n e r s:   4 0   9 8 . 8 1 1 0 9 6 4 3   4   m i n   1 9 . 2 1   s   R U S - B o o st   |   M a x i m u m s p l i t s:   2 5 0   |   N u mb e r   o f   l e a r n e r s:   4 0   9 8 . 8 9 0 3 5 6 6 7   4   m i n   A d a - B o o st   |   M a x i mu sp l i t s:   3 0 0   |   N u mber   o f   l e a r n e r s:   5 0   9 9 . 1 8 0 9 7 7 5 4   4   m i n   2 1 . 3 2   s   k - NN   D i st a n c e   m e t r i c :   E u c l i d e a n   |   N u m b e r   o f   n e i g h b o r s:   7   9 8 . 2 5 6 2 7 4 7 7   3 2   s   D i st a n c e   m e t r i c :   C i t y   b l o c k   |   N u mb e r   o f   n e i g h b o r s:   1 5   9 8 . 5 2 0 4 7 5 5 6   3   m i n   1 . 8 3   s   ANN   1   l a y e r   |   1 st   l a y e r   s i z e :   5 0   |   f u n c t i o n :   S i g mo i d   9 9 . 0 7 5 2 9 7 2 3   3 2   mi n   5 7 . 5 5   s   2   l a y e r s |   1 st   l a y e r   s i z e :   5 0   |   2 nd   l a y e r   si z e :   1 0 0   |   f u n c t i o n :   R e LU   9 8 . 9 6 9 6 1 6 9 1   5 6   mi n   7 . 3 2   s   3   l a y e r s |   1 st   l a y e r   si z e :   5 0   |   2 nd   &   3 rd   l a y e r   s i z e s:   1 0 0   |   f u n c t i o n :   T a n h   9 9 . 2 8 6 6 5 7 8 6   4   h   1 2   m i n   1 . 6 3   s           ( a)   ( b )     Fig u r 3 .   T h co n f u s io n   m atr ix   f o r   t h b est p er f o r m e r s ,   ( a)   r an d o m   f o r est an d   ( b )   ANN        Ou r   r esu lts   s h o th at  th class if icatio n   m eth o d s   em p lo y ed   i n   th is   wo r k   ac h iev h ig h   ac c u r ac y   wh ile  u s in g   s ig n if ican tly   lo wer   alg o r ith m   co m p le x ity   co m p ar ed   to   C NNs  o r   h ig h - d e n s ity   ANNs.  Su ch   ch ar ac ter is tics   wo u ld   r en d er   th em   m o r e   ap p r o p r iate  f o r   b ea r in g   f a u lt  d iag n o s is   an d   m ain ten an ce   o n   a n   in d u s tr ial  lev el.   T h d ata  s et,   h o wev er ,   is   lim ited   in   s ize  an d   v ar iety   o f   d ef ec ts   an d   wo r k in g   co n d itio n s .   Fo r   f u tu r test s ,   we  p lan   to   u s o th er ,   m o r co m p lex   d atasets   an d   tr y   to   im p lem en t   an d   test   r ea l - tim b ea r in g   f a u lt   m o n ito r in g   f o r   th p r o g n o s is   an d   d iag n o s is   o f   elec tr ic  v e h icles.       5.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   we  tr ain ed   an d   test ed   v ar io u s   m ac h in lear n in g   m eth o d o lo g ies,  s p ec if ically   ANNs,   k - NNs,  b in ar y   tr ee s ,   an d   en s e m b le  tr ee s ,   f o r   b ea r in g   f au lt   class if icatio n   u s in g   tim e   s er ies  d ata  ex tr ac ted   f r o m   v ib r atio n   s ig n als.  T h r esu lts   s h o th at  ea ch   m eth o d   h as   its   p r o s   an d   co n s   wh en   it  co m es  to   ac cu r ac y ,   p r ed ictio n   s p ee d ,   an d   tr ain in g   ef f icien c y .   No tab ly ,   th e   A NN  ap p r o ac h ,   p ar ticu lar ly   w ith   th r ee - lay er e d   ar ch itectu r e,   ac h ie v ed   th e   h ig h est  ac cu r ac y   in   class if y in g   b ea r in g   c o n d itio n s ,   w h ile  th e   Ad aBo o s ted   T r ee   m o d el  d em o n s tr ated   c o m m e n d ab le  b ala n ce   b etwe en   ac c u r ac y   an d   tr ai n in g   tim e.   T h is   co m p ar ativ an aly s is   p o in ts   o u th ad v an tag es  o f   le v er ag in g   b asic  ML   m eth o d s   to   en h an ce   f au lt  d etec tio n   in   b ea r i n g - r eli an m ac h i n er y ,   u ltima tely   co n tr ib u tin g   to   im p r o v ed   m ain ten an ce   s tr ateg ies  an d   th lo n g ev ity   o f   m ac h in e r y .   Fu tu r r esear ch   m ay   f o cu s   o n   r ef i n in g   th ese  m o d els,  test in g   o th er   tech n iq u es  s u ch   as  SVM  an d   k er n el - b a s ed   ML   m eth o d s ,   an d   e x p lo r in g   th ei r   ap p licab ilit y   in   r e al - tim m o n ito r in g   s y s tem s .   T h is   w ill  p r o b ab ly   a d v an ce   p r e d ictiv m ain ten an c p r ac tices  ac r o s s   v ar io u s   in d u s tr ial  s ec to r s .   B y   in teg r atin g   th ese  ad v an ce d   m o d els  in to   ex is tin g   m ai n ten an ce   f r am ewo r k s ,   in d u s tr ies  ca n   r ed u ce   d o wn tim e   an d   o p tim ize  o p er atio n al  ef f ic ien cy ,   lead in g   to   s ig n if ican t c o s t sav in g s   an d   in cr ea s ed   p r o d u ctiv ity .   I n   f u t u r wo r k ,   th i n teg r ati o n   o f   th ese  m eth o d o lo g ies  in   elec tr ic  v eh icles  ( r ea l/s im u latio n )   m ay   ac ce ler ate  th d ev elo p m e n o f   b etter   p r ed ictiv m ain ten a n ce   s y s tem s ,   en h an cin g   th r eliab ilit y   an d   ef f icien cy   o f   r o llin g   co m p o n en ts   s u ch   as  wh ee b ea r in g s ,   m o to r s ,   an d   g ea r   s y s tem s .   T h is   in ter f ac m ay   u ltima tely   f o s ter   s af er   an d   m o r e f f icien elec t r ic  v eh icle  p e r f o r m an ce   o n   r o ad way s ,   ex ten d i n g   th eir   o p e r a tio n al  life s p an   an d   m in im izin g   m ain ten a n ce   co s ts   f o r   u s er s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   3 J u n e   20 2 6 :   1 4 6 6 - 1 4 7 3   1472   F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  th at  th is   r esear ch   r ec eiv ed   n o   f u n d s   f r o m   p u b l ic  o r   p r i v ate  o r g a n izatio n s .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT )   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   R aid   Ho u s s em   E d d in Sellao u                               B r ah im   B o u leb tatec h                               Salah   B en s ao u la                                  C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata  th at  s u p p o r t th e   f in d i n g s   o f   th is   s tu d y   a r av ailab le  f r o m   th e   co r r esp o n d in g   au th o r ,   R HE S,  u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   B a n k o v a ,   I n v e st i g a t i o n   o f   t h e   q u a l i t a t i v e   d e p e n d e n c e   b e t w e e n   t h e   c h a r a c t e r   o f   w e a r   a n d   t h e   m u t u a l   l o c a t i o n   o f   w e a r i n g   su p p o r t s,   i n   2 0 2 2   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m m u n i c a t i o n s,   I n f o r m a t i o n ,   El e c t r o n i c   a n d   E n e r g y   S y s t e m s,  C I EE S   2 0 2 2   -   Pro c e e d i n g s ,   2 0 2 2 ,   p p .   1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C I EES5 5 7 0 4 . 2 0 2 2 . 9 9 9 0 8 7 0 .   [ 2 ]   A .   J.  B a z u r t o ,   E.   C .   Q u i s p e ,   a n d   R .   C .   M e n d o z a ,   C a u ses  a n d   f a i l u r e c l a s si f i c a t i o n   o f   i n d u st r i a l   e l e c t r i c   m o t o r ,   i n   Pro c e e d i n g s   o f   t h e   2 0 1 6   I E EE  AN D E S C O N ,   AN D ES C O N   2 0 1 6 ,   2 0 1 7 ,   p p .   1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A N D ESCO N . 2 0 1 6 . 7 8 3 6 1 9 0 .   [ 3 ]   Y .   M e r i z a l d e ,   L .   H e r n á n d e z - C a l l e j o ,   a n d   O .   D u q u e - P e r e z ,   S t a t e   o f   t h e   a r t   a n d   t r e n d i n   t h e   m o n i t o r i n g ,   d e t e c t i o n   a n d   d i a g n o si s   o f   f a i l u r e i n   e l e c t r i c   i n d u c t i o n   mo t o r s,”   E n e rg i e s ,   v o l .   1 0 ,   n o .   7 ,   p .   1 0 5 6 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 0 0 7 1 0 5 6 .   [ 4 ]   L.   C u i ,   Z.   Ji n ,   J.   H u a n g ,   a n d   H .   W a n g ,   F a u l t   s e v e r i t y   c l a ssi f i c a t i o n   a n d   si z e   e st i ma t i o n   f o r   b a l l   b e a r i n g s   b a sed   o n   v i b r a t i o mec h a n i sm ,   I EEE  Ac c e ss ,   v o l .   7 ,   p p .   5 6 1 0 7 5 6 1 1 6 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 9 . 2 9 1 1 3 2 3 .   [ 5 ]   G .   M .   Li m,   D .   M .   B a e ,   a n d   J .   H .   K i m ,   F a u l t   d i a g n o si s   o f   r o t a t i n g   ma c h i n e   b y   t h e r m o g r a p h y   me t h o d   o n   s u p p o r t   v e c t o r   m a c h i n e ,   J o u rn a l   o f   Me c h a n i c a l   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   2 8 ,   n o .   8 ,   p p .   2 9 4 7 2 9 5 2 ,   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 2 2 0 6 - 014 - 0 7 0 1 - 6.   [ 6 ]   K .   B o u a o u i c h e ,   Y .   M e n a sr i a ,   a n d   D .   K h a l f a ,   D i a g n o s i s o f   r o t a t i n g   m a c h i n e   d e f e c t s b y   v i b r a t i o n   a n a l y si s ,   Ac t a   I M EK O ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 6 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 2 1 0 1 4 / A C TA I M EK O . V 1 2 I 1 . 1 4 3 8 .   [ 7 ]   S .   A z i z ,   M .   A h m e d ,   I .   A b b a s,   S .   Z.   H .   N a q v i ,   a n d   M .   U .   K h a n ,   V i b r a t i o n   s i g n a l   a n a l y s i t o w a r d s   e a r l y   d e t e c t i o n   o f   mac h i n e   f a u l t s,   i n   Pr o c e e d i n g -   2 0 2 0   1 st   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o f   S m a r t   S y st e m a n d   Em e rg i n g   T e c h n o l o g i e s ,   S MA RT - T EC H   2 0 2 0 2 0 2 0 ,   p p .   8 9 9 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / S M A R T - TEC H 4 9 9 8 8 . 2 0 2 0 . 0 0 0 3 4 .   [ 8 ]   W .   K u r n i a w a n ,   K .   M .   H a n g o s,   a n d   L.   M á r t o n ,   F a u l t   i so l a t i o n   a n d   e s t i m a t i o n   i n   n e t w o r k o f   l i n e a r   p r o c e ss  s y st e ms,   En t ro p y v o l .   2 5 ,   n o .   6 ,   p .   8 6 2 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e 2 5 0 6 0 8 6 2 .   [ 9 ]   C .   S .   J i n g   e t   a l . ,   F a u l t   d e t e c t i o n   a n d   i so l a t i o n   f o r   c o mp l e x   sy st e m,”   i n   AI C o n f e re n c e   Pr o c e e d i n g s ,   2 0 1 7 ,   v o l .   1 8 6 5 ,   p .   7 0 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 1 . 4 9 9 3 3 9 2 .   [ 1 0 ]   A .   A b b a sp o u r ,   S .   M o k h t a r i ,   A .   S a r g o l z a e i ,   a n d   K .   K .   Y e n ,   A   s u r v e y   o n   a c t i v e   f a u l t - t o l e r a n t   c o n t r o l   sy s t e ms,”   E l e c t r o n i c s   ( S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   9 ,   n o .   9 ,   p p .   1 2 3 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 9 0 9 1 5 1 3 .   [ 1 1 ]   Y .   A .   G h o b a sh y ,   M .   A .   G e l i e l ,   a n d   M .   El   S e n g a b y ,   I n d u s t r i a l   a p p l i c a t i o n   o f   f a u l t   d e t e c t i o n   a n d   f a u l t   i s o l a t i o n   u s i n g   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k s,”   i n   A C C S / PEIT   2 0 1 7   -   2 0 1 7   I n t l   C o n f   o n   A d v a n c e d   C o n t r o l   C i rc u i t S y st e m s   a n d   2 0 1 7   I n t l   C o n f   o n   N e w   Pa r a d i g m i n   El e c t ro n i c a n d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y ,   2 0 1 7 ,   v o l .   2 0 1 8 - F e b r u a r y ,   p p .   4 8 5 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C S - P EI T. 2 0 1 7 . 8 3 0 2 9 9 9 .   [ 1 2 ]   M .   C e r r a d a ,   G .   Zu r i t a ,   D .   C a b r e r a ,   R .   V .   S á n c h e z ,   M .   A r t é s,   a n d   C .   Li ,   F a u l t   d i a g n o s i i n   sp u r   g e a r s   b a se d   o n   g e n e t i c   a l g o r i t h m   a n d   r a n d o f o r e s t ,   Me c h a n i c a l   S y s t e m a n d   S i g n a l   Pr o c e ssi n g ,   v o l .   7 0 7 1 ,   p p .   8 7 1 0 3 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . y ms sp . 2 0 1 5 . 0 8 . 0 3 0 .   [ 1 3 ]   T.   W .   R a u b e r ,   F .   D e   A ss i s B o l d t ,   a n d   F .   M .   V a r e j ã o ,   H e t e r o g e n e o u s   f e a t u r e   m o d e l s   a n d   f e a t u r e   se l e c t i o n   a p p l i e d   t o   b e a r i n g   f a u l t   d i a g n o si s,   I E EE  T r a n sa c t i o n o n   I n d u st r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 2 ,   n o .   1 ,   p p .   6 3 7 6 4 6 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 4 . 2 3 2 7 5 8 9 .   [ 1 4 ]   Z.   S u ,   B .   Ta n g ,   Z.   Li u ,   a n d   Y .   Q i n ,   M u l t i - f a u l t   d i a g n o s i f o r   r o t a t i n g   mac h i n e r y   b a s e d   o n   o r t h o g o n a l   s u p e r v i se d   l i n e a r   l o c a l   t a n g e n t   sp a c e   a l i g n m e n t   a n d   l e a st   sq u a r e   s u p p o r t   v e c t o r   m a c h i n e ,   N e u r o c o m p u t i n g ,   v o l .   1 5 7 ,   p p .   2 0 8 2 2 2 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n e u c o m. 2 0 1 5 . 0 1 . 0 1 6 .   [ 1 5 ]   M .   A l o n so - G o n z a l e z ,   V .   G .   D i a z ,   B .   Lo p e z   P e r e z ,   B .   C r i s t i n a   P e l a y o   G - B u st e l o ,   a n d   J.  P .   A n z o l a ,   B e a r i n g   f a u l t   d i a g n o s i w i t h   e n v e l o p e   a n a l y s i a n d   ma c h i n e   l e a r n i n g   a p p r o a c h e u si n g   C W R U   d a t a se t ,   I EEE  Ac c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   5 7 7 9 6 5 7 8 0 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         B ea r in g   fa u lt c la s s ifica tio n   u s in g   d ec is io n   tr ee s   a n d   n eu r a n etw o r ks   ( R a id   Ho u s s em  E d d in S ella o u i )   1473   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 2 8 3 4 6 6 .   [ 1 6 ]   Y .   C h e n ,   Q .   C h e n ,   a n d   R .   W a n g ,   B e a r i n g   f a u l t   d i a g n o si b a se d   o n   v i b r a t i o n   e n v e l o p e   s p e c t r a l   c h a r a c t e r i s t i c s,”   Ap p l i e d   S c i e n c e s   ( S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   1 5 ,   n o .   4 ,   p .   2 2 4 0 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 5 0 4 2 2 4 0 .   [ 1 7 ]   H .   Q i u ,   J.  Le e ,   J.  Li n ,   a n d   G .   Y u ,   W a v e l e t   f i l t e r - b a s e d   w e a k   s i g n a t u r e   d e t e c t i o n   me t h o d   a n d   i t a p p l i c a t i o n   o n   r o l l i n g   e l e m e n t   b e a r i n g   p r o g n o st i c s,   J o u r n a l   o f   S o u n d   a n d   Vi b ra t i o n ,   v o l .   2 8 9 ,   n o .   4 5 ,   p p .   1 0 6 6 1 0 9 0 ,   2 0 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j s v . 2 0 0 5 . 0 3 . 0 0 7 .   [ 1 8 ]   K .   Le e ,   J.   K .   K i m,   J.   K i m ,   K .   H u r ,   a n d   H .   K i m,   C N N   a n d   G R U   c o m b i n a t i o n   s c h e me   f o r   b e a r i n g   a n o m a l y   d e t e c t i o n   i n   r o t a t i n g   mac h i n e r y   h e a l t h   m o n i t o r i n g ,   i n   1 s t   I EEE  I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   K n o w l e d g e   I n n o v a t i o n   a n d   I n v e n t i o n ,   I C K I I   2 0 1 8 ,   2 0 1 8 ,   p p .   1 0 2 1 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C K I I . 2 0 1 8 . 8 5 6 9 1 5 5 .   [ 1 9 ]   Y .   Zh a n g ,   J.  W u ,   H .   X i e ,   R .   H u a ,   a n d   Q .   Li ,   N A S A   sp a c e   s t a t i o n   r o l l i n g   b e a r i n g a n o m a l y   d e t e c t i o n   b a s e d   o n   P A R A - LSTM   mo d e l ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   S e n s o N e t w o rks ,   v o l .   4 4 ,   n o .   1 ,   p p .   4 9 6 1 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 5 0 4 / I JS N ET. 2 0 2 4 . 1 3 6 3 3 4 .   [ 2 0 ]   L.   M a g a d á n ,   F .   J .   S u á r e z ,   J.  C .   G r a n d a ,   F .   J .   D e l a C a l l e ,   a n d   D .   F .   G a r c í a ,   A   r o b u s t   h e a l t h   p r o g n o st i c s   t e c h n i q u e   f o r   f a i l u r e   d i a g n o si s   a n d   t h e   r e m a i n i n g   u sef u l   l i f e t i m e   p r e d i c t i o n s   o f   b e a r i n g i n   e l e c t r i c   m o t o r s,”   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( S w i t z e rl a n d ) ,   v o l .   1 3 ,   n o .   4 ,   p .   2 2 2 0 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 3 0 4 2 2 2 0 .   [ 2 1 ]   S .   Y .   Li ,   H .   A .   Li ,   L.   M .   T a m,  a n d   C .   S .   C h e n ,   A   smar t   sy s t e f o r   a n   a sse ssm e n t   o f   t h e   r e ma i n i n g   u sef u l   l i f e   o f   b a l l   b e a r i n g s b y   a p p l y i n g   C h a o s - b a s e d   h e a l t h   i n d i c a t o r a n d   a   s e l f - se l e c t i v e   r e g r e ssi o n   mo d e l ,   S e n s o rs ,   v o l .   2 3 ,   n o .   3 ,   p .   1 2 6 7 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 3 0 3 1 2 6 7 .   [ 2 2 ]   M .   R a h ma t y ,   M a c h i n e   l e a r n i n g   w i t h   b i g   d a t a   t o   s o l v e   r e a l - w o r l d   p r o b l e m s,”   J o u r n a l   o f   D a t a   An a l y t i c s ,   v o l .   2 ,   n o .   1 ,   p p .   9 1 6 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 5 9 6 1 5 / j d a . 2 . 1 . 9 .   [ 2 3 ]   L.   S i n d a y i g a y a   a n d   A .   D e y ,   M a c h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h ms :   a   r e v i e w ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   S c i e n c e   a n d   Re se a rc h   ( I J S R)   v o l .   1 1 ,   n o .   8 ,   p p .   1 1 2 7 1 1 3 3 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 2 1 2 7 5 / sr 2 2 8 1 5 1 6 3 2 1 9 .   [ 2 4 ]   E.   K a r i mo v ,   B i n a r y   t r e e ,   i n   D a t a   S t ru c t u r e a n d   Al g o ri t h m i n   S w i f t ,   B e r k e l e y ,   C A :   A p r e ss ,   2 0 2 0 ,   p p .   7 7 8 6 .   [ 2 5 ]   P .   C u n n i n g h a m a n d   S .   J.  D e l a n y ,   K - n e a r e st   n e i g h b o u r   c l a ssi f i e r -   a   t u t o r i a l ,   A C C o m p u t i n g   S u rve y s ,   v o l .   5 4 ,   n o .   6 ,   p p .   1 2 5 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 4 5 9 6 6 5 .   [ 2 6 ]   N .   A l i ,   D .   N e a g u ,   a n d   P .   Tr u n d l e ,   Ev a l u a t i o n   o f   k - n e a r e s t   n e i g h b o u r   c l a ssi f i e r   p e r f o r ma n c e   f o r   h e t e r o g e n e o u d a t a   s e t s ,   S N   Ap p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 ,   n o .   1 2 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s4 2 4 5 2 - 0 1 9 - 1 3 5 6 - 9.   [ 2 7 ]   B .   A .   P a y a ,   I .   I .   Esa t ,   a n d   M .   N .   M .   B a d i ,   A r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k   b a se d   f a u l t   d i a g n o s t i c o f   r o t a t i n g   m a c h i n e r y   u si n g   w a v e l e t   t r a n sf o r ms  a s a   p r e p r o c e sso r ,   Me c h a n i c a l   S y s t e m a n d   S i g n a l   Pr o c e ss i n g ,   v o l .   1 1 ,   n o .   5 ,   1 9 9 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 6 / mss p . 1 9 9 7 . 0 0 9 0 .   [ 2 8 ]   D .   G a n g a d i a ,   A c t i v a t i o n   F u n c t i o n s:   e x p e r i me n t a t i o n   a n d   c o m p a r i s o n ,   i n   2 0 2 1   6 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   f o C o n v e r g e n c e   i n   T e c h n o l o g y ,   I 2 C T   2 0 2 1 ,   A p r .   2 0 2 1 ,   p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I 2 C T5 1 0 6 8 . 2 0 2 1 . 9 4 1 7 8 9 0 .   [ 2 9 ]   S .   S h a r ma,   S .   S h a r ma ,   a n d   A .   A t h a i y a ,   A c t i v a t i o n   f u n c t i o n i n   n e u r a l   n e t w o r k s,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E n g i n e e ri n g   A p p l i e d   S c i e n c e s   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   0 4 ,   n o .   1 2 ,   p p .   3 1 0 3 1 6 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 5 6 4 / i j e a s t . 2 0 2 0 . v 0 4 i 1 2 . 0 5 4 .   [ 3 0 ]   D .   S a c e r d o t i ,   M .   S t r o z z i ,   a n d   C .   S e c c h i ,   A   c o mp a r i s o n   o f   s i g n a l   a n a l y si t e c h n i q u e s   f o r   t h e   d i a g n o st i c s   o f   t h e   I M S   r o l l i n g   e l e m e n t   b e a r i n g   d a t a se t ,   A p p l i e d   S c i e n c e s ( S w i t z e rl a n d ) ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 0 ,   p .   5 9 7 7 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 3 1 0 5 9 7 7 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Ra id   H o u ss e m   Ed d in e   S e ll a o u i           re c e iv e d   h is  M . S c .   d e g re e   in   a u to m a ti o n   a n d   in d u strial  c o m p u ter  sc ien c e   fro m   M a y   8 th   1 9 4 5   Un iv e rsity   in   2 0 2 1 .   He   is  c u rre n tl y   p u rs u in g   a   P h . D.  d e g re e   in   a u to m a ti o n   c o n tr o a Ba d ji   M o k h tar  A n n a b a   U n i v e rsity   Al g e ria.  His  re se a rc h   in tere sts  in c l u d e   fa u lt   d ia g n o si s,  m o n it o ri n g ,   m a c h in e   lea rn i n g ,   a n d   th e ir   i n teg ra ti o n   in   e lec tri c a l/ h y b ri d   v e h icle s.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il ra id - h o u ss e m - e d d in e . se ll a o u i@u n i v - a n n a b a . d z .         Br a h im   Bo u lebta te c h e           re c e iv e d   h is  fiv e - y e a S tate   En g in e e De g re e   (Dip m e   d   In g é n ie u ´d Et a t)  wit h   h o n o rs  fr o m   Na ti o n a l   P o ly tec h n ic  S c h o o l   o Alg iers ,   Alg e ria  ( 1 9 8 4 ),   h is  M P h il   fro m   Bra d f o rd   U n iv e rs it y ,   Bra d f o rd ,   En g lan d ,   i n   1 9 8 8 ,   a n d   h is  P h fr o m   Un iv e rsit y   o Ba d j M o k h tar  A n n a b a   (UBM A),  An n a b a ,   Al g e ria,  i n   2 0 0 7 ,   a ll   in   e lec tri c a a n d   e lec tro n ic   e n g in e e rin g .   S i n c e   1 9 8 8 ,   h e   h a s   b e e n   with   Ba d j M o k h tar   Un i v e rsit y ,   A n n a b a   (UBMA),   wh e re   h e   is  c u rre n tl y   tea c h in g   in   t h e   De p a rtme n o El e c tro n ics   a n d   h e   is  a   m e m b e o Lab o ra to ire   d ’Au t o m a ti q u e   e t   S i g n a u x   d e   An n a b a ,   (LAS A).  His   c u rre n t   re se a rc h   in tere sts  in c l u d e   c o m p u ter  v isi o n ,   m a c h i n e   lea rn in g ,   r o b o ti c a n d   i n telli g e n c o n tro s y ste m s .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il b ra h im.b o u leb tate c h e @u n iv - a n n a b a . d z .         S a la h   Be n sa o u l a           re c e iv e d   h is  En g in e e De g re e   o S ta te  fro m   Na ti o n a P o ly tec h n i q u e   o Al g iers   in   1 9 8 3 .   Th e   DEA  d e g re e   fro m   Clerm o n t - F e rra n d ,   F ra n c e ,   a n d   t h e   Do c to ra te  De g re e   fr o m   S a in t - Et i e n n e   Un iv e rsity ,   F ra n c e ,   i n   1 9 8 4   a n d   1 9 8 7 ,   re sp e c ti v e ly .   Hi s   m a in   in tere sts  o f   re se a rc h   in c lu d e   fa u lt   d e tec ti o n   a n d   iso lat io n   in   i n d u strial  s y ste m a n d     man - m a c h in e   c o m m u n ica ti o n .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il sa lah . b e n sa o u la@ u n i v - a n n a b a . d z .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.