Una red neuronal convolucional de regresión de transferencia en dos etapas para la predicción de la vida útil restante de rodamientos
Autores: Li, Xianling; Zhang, Kai; Li, Weijun; Feng, Yi; Liu, Ruonan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Una red neuronal convolucional de regresión de transferencia en dos etapas para la predicción de la vida útil restante de rodamientos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Aprendizaje profundo
Aprendizaje por transferencia
Rodamientos
Predicción de RUL
CNN
Detección de fallos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Recientemente, las técnicas de aprendizaje profundo se han utilizado con éxito para la predicción de la vida útil restante (RUL) de rodamientos. Sin embargo, el patrón de degradación de los rodamientos puede ser muy diferente entre sí, lo que lleva a que el modelo entrenado generalmente no pueda funcionar bien para la predicción de RUL de un nuevo rodamiento. Como un método que puede adaptar un modelo entrenado en conjuntos de datos de origen a un conjunto de datos objetivo diferente pero relativo y no etiquetado, el aprendizaje por transferencia muestra el potencial para resolver este problema. Por lo tanto, proponemos un método de predicción de RUL de rodamientos basado en regresión por transferencia (TR) en dos etapas. En primer lugar, el punto de falla incipiente (IFP) se detecta mediante un clasificador de red neuronal convolucional (CNN) para identificar el momento de inicio de la etapa de degradación y etiquetar las muestras de entrenamiento. Luego, se construye una CNN de regresión por transferencia con multiloss para la predicción de RUL, que incluye pérdida de regresión, pérdida de clasificación, discrepancia máxima de media (MMD) y pérdida de regularización, lo que no solo puede extraer información de falla de la pérdida de clasificación de fallas para la predicción de RUL, sino también minimizar la distancia de distribución de probabilidad, ayudando así al método a ser entrenado de manera invariante al dominio a través del algoritmo de regresión por transferencia. Finalmente, se analizan datos reales recopilados de experimentos de rodamientos hasta la falla mediante el método CNN basado en TR. Los resultados y las comparaciones con métodos de vanguardia demuestran la superioridad y el rendimiento confiable del método propuesto para la predicción de RUL de rodamientos.
Descripción
Recientemente, las técnicas de aprendizaje profundo se han utilizado con éxito para la predicción de la vida útil restante (RUL) de rodamientos. Sin embargo, el patrón de degradación de los rodamientos puede ser muy diferente entre sí, lo que lleva a que el modelo entrenado generalmente no pueda funcionar bien para la predicción de RUL de un nuevo rodamiento. Como un método que puede adaptar un modelo entrenado en conjuntos de datos de origen a un conjunto de datos objetivo diferente pero relativo y no etiquetado, el aprendizaje por transferencia muestra el potencial para resolver este problema. Por lo tanto, proponemos un método de predicción de RUL de rodamientos basado en regresión por transferencia (TR) en dos etapas. En primer lugar, el punto de falla incipiente (IFP) se detecta mediante un clasificador de red neuronal convolucional (CNN) para identificar el momento de inicio de la etapa de degradación y etiquetar las muestras de entrenamiento. Luego, se construye una CNN de regresión por transferencia con multiloss para la predicción de RUL, que incluye pérdida de regresión, pérdida de clasificación, discrepancia máxima de media (MMD) y pérdida de regularización, lo que no solo puede extraer información de falla de la pérdida de clasificación de fallas para la predicción de RUL, sino también minimizar la distancia de distribución de probabilidad, ayudando así al método a ser entrenado de manera invariante al dominio a través del algoritmo de regresión por transferencia. Finalmente, se analizan datos reales recopilados de experimentos de rodamientos hasta la falla mediante el método CNN basado en TR. Los resultados y las comparaciones con métodos de vanguardia demuestran la superioridad y el rendimiento confiable del método propuesto para la predicción de RUL de rodamientos.