Un Módulo de Atención de Convolución de Doble Dimensión para la Predicción de la Vida Útil Restante de Motores a Reacción
Autores: Zhu, Yixin; Liu, Zhidan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un Módulo de Atención de Convolución de Doble Dimensión para la Predicción de la Vida Útil Restante de Motores a Reacción
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vida útil restante
Predicción de RUL
Mecanismo DDCA
Industria de la aviación
Costos operativos
Red neuronal convolucional temporal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La predicción de la vida útil restante (RUL) de los motores aéreos no solo mejora la seguridad y la eficiencia operativa de la aviación, sino que también reduce significativamente los costos operativos, ofreciendo beneficios económicos y sociales sustanciales a la industria de la aviación. Con el objetivo de predecir la RUL, este artículo propone un novedoso mecanismo de atención de convolución de doble dimensión (DDCA). DDCA consta de dos ramas: una incluye mecanismos de atención de canal y atención espacial, mientras que la otra aplica estos mecanismos a las dimensiones invertidas. Se emplean operaciones de agrupamiento y agrupamiento por características para extraer características de diferentes dimensiones de los datos de entrada. Estas ramas operan en paralelo para capturar correlaciones de características temporales y espaciales más complejas en datos de series temporales multivariantes. Posteriormente, se construye una red DDCA-TCN de extremo a extremo integrando DDCA con una red de convolución temporal (TCN) para la predicción de RUL. El modelo de predicción propuesto se evalúa utilizando el conjunto de datos C-MAPSS y se compara con varios modelos de predicción de RUL de última generación. Los resultados muestran que las métricas RMSE y SCORE de DDCA-TCN disminuyeron en al menos un 12.8% y un 4.6%, respectivamente, en comparación con otros modelos en el subconjunto FD002, y en al menos un 10.6% y un 18.4%, respectivamente, en el subconjunto FD004, lo que demuestra que el modelo DDCA-TCN exhibe un excelente rendimiento en la predicción de RUL, particularmente bajo múltiples condiciones de operación.
Descripción
La predicción de la vida útil restante (RUL) de los motores aéreos no solo mejora la seguridad y la eficiencia operativa de la aviación, sino que también reduce significativamente los costos operativos, ofreciendo beneficios económicos y sociales sustanciales a la industria de la aviación. Con el objetivo de predecir la RUL, este artículo propone un novedoso mecanismo de atención de convolución de doble dimensión (DDCA). DDCA consta de dos ramas: una incluye mecanismos de atención de canal y atención espacial, mientras que la otra aplica estos mecanismos a las dimensiones invertidas. Se emplean operaciones de agrupamiento y agrupamiento por características para extraer características de diferentes dimensiones de los datos de entrada. Estas ramas operan en paralelo para capturar correlaciones de características temporales y espaciales más complejas en datos de series temporales multivariantes. Posteriormente, se construye una red DDCA-TCN de extremo a extremo integrando DDCA con una red de convolución temporal (TCN) para la predicción de RUL. El modelo de predicción propuesto se evalúa utilizando el conjunto de datos C-MAPSS y se compara con varios modelos de predicción de RUL de última generación. Los resultados muestran que las métricas RMSE y SCORE de DDCA-TCN disminuyeron en al menos un 12.8% y un 4.6%, respectivamente, en comparación con otros modelos en el subconjunto FD002, y en al menos un 10.6% y un 18.4%, respectivamente, en el subconjunto FD004, lo que demuestra que el modelo DDCA-TCN exhibe un excelente rendimiento en la predicción de RUL, particularmente bajo múltiples condiciones de operación.