[发明专利]航空发动机健康状态评估和剩余寿命预测方法及系统

说明书

本发明提供一种航空发动机健康状态评估和剩余寿命预测方法及系统，该方法包括：将目标航空发动机的当前运行参数输入多任务模型中的双向门控循环单元模型，输出当前运行参数的特征向量；将当前运行参数的特征向量输入多任务模型中的多门控混合专家网络模型，输出目标航空发动机的健康状态和剩余寿命。本发明实现使用双向门控循环单元模型从当前运行参数中深度挖掘影响健康状态和剩余寿命的本质特征，从而有效提高剩余寿命和健康状态的评估精度；并使用多门控混合专家网络模型同时对剩余寿命预测任务和健康状态评估任务进行共同学习，充分考虑剩余寿命预测任务和健康状态评估任务之间的相关性和差异性，进一步提高剩余寿命和健康状态的评估精度。

技术领域

本发明涉及设备健康管理技术领域，尤其涉及一种航空发动机健康状态评估和剩余寿命预测方法及系统。

背景技术

航空发动机是装备制造领域的高端产品，其代表着一个国家的科技水平和综合国力，被视为影响国家空中运输、国防安全和保持国家战略优势的核心技术。作为飞机的重要组成部分，航空发动机的可靠性和安全性极其重要。因此，如何及早探测到发动机异常并采取措施消除潜在的安全隐患和避免事故的发生，是保证飞行安全的艰巨任务。

目前，预测与健康管理技术是保证航空发动机的可靠性和安全性的重要手段，是支撑维修保障模式改革和提高经济可承受性的核心技术。其中，健康状态评估和剩余寿命预测是预测与健康管理技术中较为关键的两项技术，也是目前研究的热点。现有技术中，通常根据航空发动机的性能参数建立单一的模型仅对航空发动机的健康状态进行评估，或仅对航空发动机的剩余寿命进行评估。而航空发动机的健康状态和剩余寿命之间存在密不可分的内在关系。因此，现有技术中忽略了这种内在关系，导致航空发动机的健康状态评估和剩余寿命预测的准确性较差。

发明内容

本发明提供一种航空发动机健康状态评估和剩余寿命预测方法及系统，用以解决现有技术中采用单一模型仅对航空发动机的健康状态进行评估，或仅对航空发动机的剩余寿命进行评估，忽略了两者之间的内在关联，导致评估结果准确性差的缺陷，实现对航空发动机健康状态和剩余寿命的准确评估。

本发明提供一种航空发动机健康状态评估和剩余寿命预测方法，包括：

将目标航空发动机的当前运行参数输入多任务模型中的双向门控循环单元模型，输出所述当前运行参数的特征向量；

将所述当前运行参数的特征向量输入所述多任务模型中的多门控混合专家网络模型，输出所述目标航空发动机的健康状态和剩余寿命；

其中，所述多任务模型根据样本航空发动机的历史运行参数、所述样本航空发动机的实际健康状态和实际剩余寿命进行训练获取。

根据本发明提供的一种航空发动机健康状态评估和剩余寿命预测方法，在所述将目标航空发动机的当前运行参数输入多任务模型中的双向门控循环单元模型，输出所述当前运行参数的特征向量之前，还包括：

将所述样本航空发动机的历史运行参数输入所述双向门控循环单元模型，输出所述历史运行参数的特征向量；

将所述历史运行参数的特征向量输入所述多门控混合专家网络模型，基于所述多门控混合专家网络模型的第一输出层输出所述样本航空发动机的剩余寿命，基于所述多门控混合专家网络模型的第二输出层输出所述样本航空发动机的健康状态；

根据所述多门控混合专家网络模型输出的样本航空发动机的健康状态和剩余寿命，以及所述样本航空发动机的实际健康状态和实际剩余寿命，获取所述多任务模型的损失函数；

根据所述损失函数对所述多任务模型进行训练。

根据本发明提供的一种航空发动机健康状态评估和剩余寿命预测方法，所述损失函数的计算公式为：