Physics-informed Lightweight Temporal Convolution Networks for Fault Prognostics Associated to Bearing Stiffness Degradation

卷积(计算机科学) 推论 方位(导航) 特征(语言学) 刚度 振动 断层(地质) 物理 人工智能 计算机科学 人工神经网络 语言学 哲学 地震学 地质学 量子力学 热力学
作者
Weikun Deng,Khanh T.P. Nguyen,Christian Gogu,Jérôme Morio,Kamal Medjaher
标识
DOI:10.36001/phme.2022.v7i1.3365
摘要

This paper proposes hybrid methods using physics-informed (PI) lightweight Temporal Convolution Neural Network (PITCN) for bearings’ remaining useful life (RUL) prediction under stiffness degradation. It includes three PI hybrid models: a) PI Feature model (PIFM) — constructing physics-informed health indicator (PIHI) to augment the feature space, b) PI Layer model (PILM)—encoding the physics governing equations in a hidden layer, and c) PI Layer Based Loss model (PILLM)—designing PI conflict loss, taking into account the difference before and after integration of the physics input-output relations involved module to the loss function. We simulated 200 different bearing stiffness degradations, using their discrete monitored vibration signals to verify the effectiveness of the proposed method. We also investigate their inference process through feature heat map analysis to interpret how the models melt physics knowledge to assist in capturing the degradation trend. The physics knowledge considered in this paper is the dynamic relationship between vibration amplitude and stiffness in a damped forced vibration model. The results show that all three PITCN models effectively capture degradation-related trend information and perform better than the vanilla lightweight TCN. Furthermore, the visualization of the feature channels highlights the important role of physics information in model training. Channels containing physics information demonstrate higher correlation with results as they significantly dominate the heat map compared to other channels.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
花灯王子发布了新的文献求助10
刚刚
卓若之发布了新的文献求助10
刚刚
大模型应助许起眸采纳,获得10
刚刚
1秒前
1秒前
FABLE完成签到 ,获得积分10
2秒前
我是老大应助细腻砖头采纳,获得10
3秒前
善学以致用应助嘻嘻采纳,获得10
4秒前
4秒前
ytzhang0587给SV的求助进行了留言
4秒前
啊啾啾完成签到,获得积分10
4秒前
CodeCraft应助肖善若采纳,获得10
5秒前
5秒前
研友_VZG7GZ应助銭銭銭采纳,获得10
5秒前
5秒前
FOLLOW发布了新的文献求助10
6秒前
无花果应助徐爱琳采纳,获得10
6秒前
7秒前
7秒前
成就傲霜完成签到,获得积分10
7秒前
哦哦哦发布了新的文献求助10
8秒前
拼搏诗筠发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
10秒前
11秒前
木子发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
照相机发布了新的文献求助20
12秒前
吕喜梅发布了新的文献求助10
12秒前
云翔完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
wyk发布了新的文献求助10
14秒前
科研通AI6应助XIN采纳,获得10
15秒前
刘娇娇发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
Ava应助起名困难户采纳,获得10
15秒前
Aoops完成签到,获得积分10
16秒前
ll发布了新的文献求助10
17秒前
高分求助中
Theoretical Modelling of Unbonded Flexible Pipe Cross-Sections 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 880
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Stop Talking About Wellbeing: A Pragmatic Approach to Teacher Workload 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5615047
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4699915
关于积分的说明 14905878
捐赠科研通 4740995
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2547893
邀请新用户注册赠送积分活动 1511680
关于科研通互助平台的介绍 1473726