Imputación de datos de múltiples tareas para la predicción de series temporales en pronósticos de salud de turbomáquinas
Autores: Chen, Xudong; Ding, Xudong; Wang, Xiaofang; Zhao, Yusong; Liu, Changjun; Liu, Haitao; Chen, Kexuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La predicción de series temporales es el núcleo de la gestión de pronósticos y salud (PHM) de turbomáquinas. Sin embargo, a menudo se producen datos faltantes debido a varias razones, como la falla de sensores. Estos datos parcialmente faltantes e irregulares afectan en gran medida la calidad del modelado y la predicción de series temporales, ya que la mayoría de los modelos de series temporales asumen que los datos se muestrean de manera uniforme a lo largo del tiempo. Mientras tanto, el proceso de entrenamiento de los modelos requiere una gran cantidad de muestras y tiempo. Debido a diversas razones, es difícil obtener una cantidad significativa de datos de monitoreo, y el PHM de turbomáquinas tiene altos requisitos de puntualidad y precisión. Para solucionar estos problemas, proponemos un método de imputación de datos basado en procesos gaussianos de múltiples tareas (MTGP) que aprovecha la transferencia de conocimiento entre múltiples sensores e incluso equipos. Posteriormente, adoptamos redes neuronales de memoria a largo y corto plazo (LSTM) para construir modelos de predicción de series temporales basados en los datos imputados. Además, el modelo integra métodos de eliminación de ruido y reducción de dimensionalidad. La superioridad de este marco integrado de predicción de series temporales, denominado MT-LSTM, ha sido verificada en varios escenarios de imputación de datos de un conjunto de datos sintético y un caso real de turbomáquinas.
Descripción
La predicción de series temporales es el núcleo de la gestión de pronósticos y salud (PHM) de turbomáquinas. Sin embargo, a menudo se producen datos faltantes debido a varias razones, como la falla de sensores. Estos datos parcialmente faltantes e irregulares afectan en gran medida la calidad del modelado y la predicción de series temporales, ya que la mayoría de los modelos de series temporales asumen que los datos se muestrean de manera uniforme a lo largo del tiempo. Mientras tanto, el proceso de entrenamiento de los modelos requiere una gran cantidad de muestras y tiempo. Debido a diversas razones, es difícil obtener una cantidad significativa de datos de monitoreo, y el PHM de turbomáquinas tiene altos requisitos de puntualidad y precisión. Para solucionar estos problemas, proponemos un método de imputación de datos basado en procesos gaussianos de múltiples tareas (MTGP) que aprovecha la transferencia de conocimiento entre múltiples sensores e incluso equipos. Posteriormente, adoptamos redes neuronales de memoria a largo y corto plazo (LSTM) para construir modelos de predicción de series temporales basados en los datos imputados. Además, el modelo integra métodos de eliminación de ruido y reducción de dimensionalidad. La superioridad de este marco integrado de predicción de series temporales, denominado MT-LSTM, ha sido verificada en varios escenarios de imputación de datos de un conjunto de datos sintético y un caso real de turbomáquinas.