基于多元KELM 的发动机状态在线预测模型
2021-12-13戴金玲许爱强于超吴阳勇
戴金玲,许爱强,*,于超,吴阳勇
(1.海军航空大学,烟台 264001; 2.中国人民解放军 92313部队,济源 454650)
针对飞机发动机的在线状态预测属于早期故障检测方法,对排除早期故障、降低维护成本、提高系统稳定性和安全性都具有重要意义[1]。
早期用于时间序列预测的支持向量机[2-3]、神经网络[4-5]以及其他机器学习方法[6],存在收敛速度慢,易陷入局部最优等缺陷。为克服这些缺陷,提出了一种新的神经网络:极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)[7-9],其输入权值和隐含层偏置值随机生成且在训练中保持不变,仅需采用线性回归的方法确定输出权值。核极限学习机(Kernel ELM,KELM)[10]模型则将极端学习机与核方法相结合,进一步解决了极限学习机需要确定隐含层个数的问题,且具有更好的泛化性能。
基于核方法处理非线性问题的优势,文献[11]提出了基于核的增量ELM(Kernel Based Incremental ELM,KB-IELM),该方法由于吸收了所有样本数据,其网络结构大小与训练样本数相等,导致模型膨胀的问题。为解决这一问题,文献[12]将在线序列极限学习机[13](Online Sequential ELM,OS-ELM)扩展到了核在线序列极限学习机(Kernel OS-ELM,KOS-ELM),通过设置阈值进行在线稀疏。文献[14-15]引入了滑动时间窗的概念,降低了模型复杂度并提高了泛化性能。文献[16-17]分别通过瞬时信息测量和积累一致性测量的方法选择有价值的样本、舍弃冗余信息,从而构造并更新模型。文献[18]在文献[16]的基础上引入了时变的正则化因子,应对模型在不同区域的结构风险。文献[19]引入了遗忘因子,实现模型对样本动态变化的有效跟踪,并极大提升了在线预测的精度与稳定性。……
