A novel digital twin approach based on deep multimodal information fusion for aero-engine fault diagnosis

计算机科学 玻尔兹曼机 断层(地质) 限制玻尔兹曼机 可靠性(半导体) 人工智能 传感器融合 人工神经网络 深度学习 钥匙(锁) 故障检测与隔离 代表(政治) 数据挖掘 地质学 物理 功率(物理) 地震学 执行机构 政治 量子力学 计算机安全 法学 政治学
作者
Yufeng Huang,Jun Tao,Gang Sun,Tonggang Wu,Liling Yu,Xinbin Zhao
出处
期刊:Energy [Elsevier BV]
卷期号:270: 126894-126894 被引量:132
标识
DOI:10.1016/j.energy.2023.126894
摘要

Condition monitoring and fault diagnosis play an important role in the safety and reliability of aero-engine. Digital twin (DT) technology, which can realize the fusion of physical space and virtual space, has significant advantages over previous researches that only focus on physical mechanisms or big data. In this paper, a novel DT approach based on deep multimodal information fusion (MIF) is proposed, which integrates information from the physical-based model (PBM) and the data-driven model. Two deep Boltzmann machines (DBMs) are constructed for feature extraction from sensor data and nonlinear component-level model simulation data, respectively. Whereby information from these two modalities is mapped into a high-dimensional space and forms a joint representation, and then combined with a multi-layer feedforward neural network to form the MIF model for real-time fault detection and isolation. In addition, an adaptive correction model for performance degradation is constructed by additionally analyzing the probability distribution of engine operation data. Compared with the traditional single-modality method, the proposed DT approach fuses the information of two key modalities and realizes the adaptive updating of the PBM model. The experimental results indicate that the proposed DT approach improves the accuracy of fault diagnosis and reduces the error of parameter prediction.
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