Veri
40 modül, 6 telemetri kanalı ve 4 arıza modu için sentetik BIT telemetrisi ürettim. Arıza modları gerçek T/R modülü literatüründen esinlendi; gizli ya da tescilli hiçbir veri kullanmadım.
| Arıza modu | Karakter | Nasıl yakalanıyor |
|---|---|---|
| Güç yükselteci bozulması | kademeli | kazanç / güç eğilimi + kalan ömür |
| Konnektör arızası | ani | VSWR / güç eşik aşımı |
| Termal arıza | kademeli, zincirleme | sıcaklık eğilimi, kazanca yansıması |
| Osilatör kayması | kademeli | faz gürültüsü eğilimi + kalan ömür |
| Geçici sensör gürültüsü | arıza değil | yanlış alarm sınıflandırıcısı bastırıyor |
Kararlar
- Modül bazlı bölme: Bir modülün tüm zaman serisi ya eğitimde ya testte. Arıza başına yalnızca 5 modül olduğu için ayrıca arıza moduna göre katmanlandırdım; yoksa bazı arıza tipleri testten tamamen dışarıda kalabiliyordu.
- Eşikler yalnızca sağlam veriden: Nominal eşikleri sadece sağlıklı eğitim örneklerinden türettim; arıza verisi kalibrasyona karışmıyor.
- Kalan ömür için basit model: Gerçek arıza ömrü verisi olmadan karmaşık bir hayatta kalma modeli aşırı uyum riski taşır. Doğrusal eğilim ekstrapolasyonu kullandım.
- Ani arızada kalan ömür yok: Konnektör arızasının öncü belirtisi olmadığı için kalan ömür hesaplamıyorum ve bunu açıkça belgeledim.
Tespit: üç yöntem
Test bölmesi, 12 modül ve 4.800 örnek:
| Yöntem | Tespit kapsamı | Yanlış alarm | Geçici sıçrama yakalama | Tespite kadar örnek |
|---|---|---|---|---|
| Kural tabanlı, |z| > 3 | %91,5 | %1,2 | %81,8 | 14,2 |
| IsolationForest, denetimsiz | %86,3 | %7,6 | %36,4 | 7,3 |
| Random Forest, denetimli | %93,3 | %0,9 | %90,9 | 12,3 |
Random Forest en iyi sonucu veriyor ama etiketli arıza geçmişi istiyor. IsolationForest etiket istemiyor ama yanlış alarmı 6 kat daha fazla. Gerçek bir sistemde ikisini birlikte kullanırdım: bilinen arızalar için Random Forest, yeni ve bilinmeyen arıza tipleri için IsolationForest.
Teşhis
4 sınıfta %96,8 izolasyon doğruluğu (1.384 test örneği). Tek karışıklık osilatör kayması ile termal arıza arasında; ikisi de yavaş başlayan arızalar olduğu için erken evrede birbirine benzemeleri beklenen bir durum.
Yanlış alarm ve kalan ömür
Yanlış alarm sınıflandırıcısı geçici sıçramaların %100’ünü bastırıyor, ama bunun bedeli bazı gerçek arızaları da yanlış alarm sanması (gerçek arıza sınıfında F1 %54,5). 51 olaydan yalnızca 16’sı gerçek arıza; küçük ve dengesiz bir küme. Gerçek bir sistemde bu, kaçırılan arıza ile gereksiz bakımın maliyetine göre ayarlanacak bir eşik kararı; olasılık çıktısını gösterge panelinde bu yüzden gösteriyorum.
Kalan ömür tahmininde 4 kademeli arızalı test modülünde ortalama mutlak hata 4,7 örnek; bozulma süresinin %3 – 4’ü kadar.
Sınırlamalar
- Telemetri sentetik. Gerçek bir modülün gürültü ve korelasyon yapısı muhtemelen daha karmaşık.
- MATLAB tarafı küçük ve çalıştırılabilir bir simülasyon betiği; Simulink deneyimi iddia etmiyorum.