Fault Diagnosis and Prognosis of Aerospace Systems Using Growing Recurrent Neural Networks and LSTM
Notice bibliographique
Résumé
Due to the increase in complexity in aerospace systems, developing a diagnosis, prognosis, and health monitoring (DPHM) framework is a challenge that must be considered to assure the safety of such systems. This paper discusses this problem by proposing an artificial intelligence technique based on two novel neural networks, the growing neural networks (GNN) and variable sequence LSTM (VarLSTM) model to automate the process of DPHM for aerospace systems. For single-unit datasets, the proposed model estimates a Health Index value using the residuals between the measured telemetry data and the one predicted using the GNN algorithm, and then the HI value is extrapolated for prognostics. For multiple-units datasets, the model makes RUL predictions by directly mapping the RUL of the training units to their corresponding measured features at every measured instant. In this paper, the model optimizes the architecture of a recurrent neural network and was used to make RUL predictions for aircraft engines and detect failure for satellite attitude actuators (Reaction Wheels). It was tested on the CMAPSS and PHM08 aircraft engine datasets (multiple-unit datasets) simulated by NASA, and it was able to make RUL predictions with root mean square errors as low as 14 engine cycles. Another application to test the proposed model was on the Kepler Spacecraft's reaction wheels from which two have failed (single-unit datasets). The model detected the failure of the two failed reaction wheels by estimating a HI value which indicates the probability of failure of the reaction wheels using the residuals between the speed predictions made by the model and measured speed values. Failure was detected using the model almost 105 days and 54 days for reaction wheels two and four respectively. Prognostics were also applied on the Kepler Mission reaction wheels and RUL predictions were made with mean absolute errors ranging between 2-13 days depending on how close the reaction wheel is to fail when the prediction is made. The proposed artificial intelligence algorithm shows promising results in system fault diagnosis and prognosis leading to the development of smart systems for aerospace applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».