A novel data augmentation framework for remaining useful life estimation with dense convolutional regression network

涡扇发动机 回归 数据挖掘 计算机科学 特征工程 特征(语言学) 深度学习 预言 卷积神经网络 图像扭曲 统计 模式识别(心理学) 人工智能 数学 机器学习 工程类 语言学 哲学 汽车工程
作者
Jie Shang,Danyang Xu,Haobo Qiu,Liang Gao,Chen Jiang,Pengxing Yi
出处
期刊:Journal of Manufacturing Systems [Elsevier BV]
卷期号:74: 30-40 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.jmsy.2024.02.011
摘要

Deep learning-based methods play an increasingly significant role in prognostic and health management, enabling accurate and rapid estimation of the remaining useful life (RUL) without relying on prior knowledge. In general, sufficient labeled samples are always needed to ensure the successful application of these methods, but the labeled samples are often difficult to obtain in practical engineering scenarios. Thus, a novel data augmentation framework for RUL estimation is proposed in this paper to fully utilize the information contained in the limited labeled data. Firstly, a weighted barycenter averaging technique based on dynamic time warping distance is adopted to generate virtual monitoring data with similar degradation characteristics. Next, the original and generated data are integrated into a modified dense convolutional regression network (DCRN), which improves the flow of information in the network and reduces the possibility of gradient disappearance through tight connections among different layers. Finally, fully connected networks (FCN) are employed to learn the deep and shallow feature representations extracted by DCRN for RUL estimation. Furthermore, the proposed framework is validated on a turbofan engine dataset. Experimental results show it has superior performance when compared with state-of-art algorithms.

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