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专利号: 2021110535718
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于双通道长短时记忆网络的涡轮发动机剩余使用寿命预测方法,特征在于包括以下步骤:

A.对数据做预处理,挑选出对模型预测有用的特征,标准化数据,加快模型的收敛,以下将分为特征选择,标准化处理和时间窗口处理三个方面展开数据的处理;

a.求解特征的可变性(prognosability),挑选出在一定时间范围内变化较大的特征,用于模型的训练,prognosability公式如下:xj表示第j个系统上某个特征的测量向量,变量M是监控的系统数量,Nj是第j个系统上的测量数量,可以观察到,对于某些特征,如果其prognosability等于0或NaN,则去掉这些特征,形成新的样本集;

b.采用z‑score进行数据标准化:u表示所有被选特征的的均值,σ表示所有被选特征的的标准差,x表示某一被选特征值;

c.划分时间窗口,窗口宽度表示为Nt,滑动步幅表示为s,第一个时间窗口Input1=[x1,x2,...,xNf],xi表示某一时间特征向量, 表示时间特征向量xi在时间窗口的第一个值,依次类推;

第二个时间窗口(时间特征差值)Input2=[d1,d2,...,dNf],di表示某一时间特征向量的差值;

B.双通道长短时记忆网络处理Input1和Input2之后,得到两个输出Output1=[h1,h2,...,hhidden_size]和Output2=[g1,g2,...,ghidden_size],hi表示长短时记忆网络处理Input1之后的向量,gi表示长短时记忆网络处理Input2之后的向量;

将Output1的后(Nt‑1)个行向量和Output2直接相加,得到Output,Output=[o1,o2,...,ohidden_size],oi由hi和gi相加得到;

C.将寿命预测分为两个部分,一部分是利用卷积神经网络提取双通道长短时记忆网络序列输出结果的局部时间特征,另一部分是利用全连接神经网络预测剩余使用寿命;

D.考虑涡轮发动机前期的剩余使用寿命对当前时刻的剩余使用寿命存在缓存的关系,受到动量梯度下降的启发,采用动量平滑剩余使用寿命方法,用于测试集,公式如下:predictt=k×yt+(1‑k)×predictt‑1,0≤k≤1          (8)yt是使用双通道长短时记忆网络预测t时刻的剩余使用寿命,predcitt‑1是上一个时刻平滑之后的预测结果,predictt是当前t时刻平滑之后的剩余使用寿命,k表示yt在predictt中所占的比例。

2.如权利要求1所述的基于双通道长短时记忆网络的涡轮发动机寿命预测方法,其特征在于:所述数据集可以分为FD001,FD002,FD003和FD004四个子数据集,每个数据集都包含训练集和测试集,详见表1:

表1 数据集介绍

3.根据权利要求1所述的基于双通道长短时记忆网络的涡轮发动机寿命预测方法,其特征在于,详细参数设定详见表2:

表2 参数细节