FR3138555A1 - Method for determining the temperature of the outlet gases of an engine and method for measuring the wear of an engine - Google Patents
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Abstract
Procédé de détermination de la température des gaz de sortie d’un moteur et procédé de mesure de l’usure d’un moteur Un aspect de l’invention concerne un procédé de détermination de la température des gaz de sortie d’un moteur lors d’une utilisation cible à partir des données associées à une partie au moins des utilisations précédentes, les données comprenant, pour chaque utilisation parmi les utilisations précédentes, une première série de données relative au moteur et mesurée lors de l’utilisation considérée, et une deuxième série de données relative aux conditions environnementales lors de l’utilisation considérée, la première et la deuxième série de donnée étant regroupées dans un vecteur de donnée associé au vol considéré, la température des gaz de sortie étant déterminée à l’aide d’un modèle à base de mixture gaussienne. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 4Method for determining the temperature of the outlet gases of an engine and method for measuring the wear of an engine One aspect of the invention relates to a method for determining the temperature of the outlet gases of an engine during 'a target use from data associated with at least part of the previous uses, the data comprising, for each use among the previous uses, a first series of data relating to the engine and measured during the use considered, and a second series of data relating to the environmental conditions during the use considered, the first and the second series of data being grouped into a data vector associated with the flight considered, the temperature of the outlet gases being determined using a model based on a Gaussian mixture. Figure to be published with the abstract: Figure 4
Description
Le domaine technique de l’invention est celui de la mesure de l’usure d’un moteur.The technical field of the invention is that of measuring the wear of an engine.
La présente invention concerne un procédé de détermination de la température des gaz de sortie d’un moteur, par exemple d’une turbomachine, et un procédé de mesure de l’usure d’un moteur faisant usage de ce procédé de détermination de la température des gaz de sortie.The present invention relates to a method for determining the temperature of the outlet gases of an engine, for example a turbomachine, and a method for measuring the wear of an engine using this method for determining the temperature. exit gases.
Dans l’état de la technique, il est connu d’effectuer le suivi de l'état d'un moteur au cours du temps, en particulier le suivi de l'usure interne, à travers la mesure de température des gaz de sortie (EGT : Exhaust Gaz Temperature). De manière générale, cette mesure est effectuée à l'aide de capteurs embarqués. Cependant, les mesures ainsi effectuées sont très imprécises et dépendent fortement des conditions d'acquisition. Il en résulte une mauvaise évaluation de l’usure, ce qui peut entrainer des opérations de maintenance non nécessaires ou bien encore une sous-estimation de l’usure réelle.In the state of the art, it is known to monitor the state of an engine over time, in particular the monitoring of internal wear, through the measurement of the temperature of the outlet gases ( EGT: Exhaust Gas Temperature). Generally, this measurement is carried out using on-board sensors. However, the measurements thus carried out are very imprecise and strongly depend on the acquisition conditions. This results in a poor assessment of wear, which can lead to unnecessary maintenance operations or even an underestimate of actual wear.
Dans les méthodes actuelles, il est connu d’utiliser une moyenne temporelle de la température des gaz de sorite sur environ 15 jours (150 vols environs) des mesures renormalisées par un a priori physique linéaire. Une telle moyenne permet de lisser la courbe et la rendre presque indépendante de conditions externes. Cependant, une telle technique n’est pas sans inconvénient. Tout d’abord, compte tenu de l’opération de lissage, il n’est pas permis de comparer les vols individuellement. De manière plus générale, cette technique fait perdre l'instantanéité de la mesure et se base donc sur un calcul nécessairement biaisé. L’approche linéaire n’est pas non plus la mieux adaptée.In current methods, it is known to use a time average of the exit gas temperature over approximately 15 days (approximately 150 flights) of measurements renormalized by a linear physical a priori. Such an average makes it possible to smooth the curve and make it almost independent of external conditions. However, such a technique is not without its drawbacks. First of all, given the smoothing operation, it is not allowed to compare flights individually. More generally, this technique loses the immediacy of the measurement and is therefore based on a necessarily biased calculation. The linear approach is also not the best suited.
Il existe donc un besoin d’un procédé permettant d’évaluer l’usure d’un moteur ne reposant pas sur des mesures externes, mais à partir d’une mesure intrinsèque.There is therefore a need for a method making it possible to evaluate the wear of an engine not based on external measurements, but based on an intrinsic measurement.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de déterminer la température des gaz de sortie à l’aide d’un modèle prenant notamment en compte l’évolution de l’état du moteur au cours des différentes utilisations.The invention offers a solution to the problems mentioned above, by making it possible to determine the temperature of the outlet gases using a model taking into account in particular the evolution of the state of the engine during different uses.
Pour cela, un premier aspect de l’invention concerne un procédé de détermination de la température des gaz de sortie d’un moteur lors d’une utilisation cible
- Pour chaque utilisation
- A partir du vecteur d’état du moteur et des données associées à chaque utilisation
- A partir des données associées à chaque utilisation
- A partir du vecteur contextuel d’état
- A partir du modèle à base de mixture gaussienne, une étape de détermination de la température des gaz de sortie lors de l’utilisation cible.
- For every use
- From the motor state vector and data associated with each use
- From the data associated with each use
- From the state context vector
- From the model based on Gaussian mixture, a step of determining the temperature of the outlet gases during the target use.
Grâce à l’invention, il est non seulement possible de construire une mesure mais aussi d’identifier un modèle numérique interne dépendant uniquement de l'état du moteur, ce modèle numérique étant utilisé pour simuler le comportement du moteur sur des vols qu'il n'aura pas nécessairement effectués et ceci à toute étape de sa vie. Il sera notamment possible de déterminer l’évolution temporelle de la mesure statistique intrinsèque de la température des gaz de sortie à l’aide de simulation sur des ensembles de vols de référence, mais aussi de comparer deux moteurs en simulant le vol de l’un sur l’autre, voire d’évaluer la différence entre l’état courant du moteur et sa version presque neuve.Thanks to the invention, it is not only possible to construct a measurement but also to identify an internal digital model depending solely on the state of the engine, this digital model being used to simulate the behavior of the engine on flights that it will not necessarily have carried out and this at any stage of his life. In particular, it will be possible to determine the temporal evolution of the intrinsic statistical measurement of the outlet gas temperature using simulation on sets of reference flights, but also to compare two engines by simulating the flight of one on the other, or even to evaluate the difference between the current state of the engine and its almost new version.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon un premier aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.In addition to the characteristics which have just been mentioned in the previous paragraph, the process according to a first aspect of the invention may present one or more complementary characteristics among the following, considered individually or in all technically possible combinations.
Dans un mode de réalisation, le vecteur contextuel d’état est donné par l’expression suivante :In one embodiment, the contextual state vector is given by the following expression:
où le poids
où le coefficient
où
Dans un mode de réalisation, le vecteur contextuel d’utilisation
où le poids
Où le coefficient
Où
Dans un mode de réalisation, le modèle à base de mixture gaussienne est donné par l’expression suivante :In one embodiment, the model based on Gaussian mixture is given by the following expression:
où
Dans un mode de réalisation, l’étape de détermination du vecteur contextuel d’utilisation et l’étape de détermination du vecteur contextuel d’état sont effectuées à l’aide d’un réseau de neurones récursif.In one embodiment, the step of determining the usage context vector and the step of determining the state context vector are carried out using a recursive neural network.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un procédé de mesure de l’usure d’un moteur entre une première utilisation
- pour chaque utilisation
- pour chaque utilisation
- pour chaque utilisation
- for every use
- for every use
- for every use
En outre, l’usure est évaluée à partir de cette comparaison.In addition, wear and tear is assessed from this comparison.
Un troisième aspect de l’invention concerne un dispositif de traitement de données comprenant des moyens configurés pour mettre en œuvre le procédé selon un premier ou un deuxième aspect de l’invention.A third aspect of the invention relates to a data processing device comprising means configured to implement the method according to a first or a second aspect of the invention.
Un quatrième aspect de l’invention concerne un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé selon un premier ou un deuxième aspect de l’invention.A fourth aspect of the invention relates to a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, lead it to implement the method according to a first or a second aspect of the invention.
Un cinquième aspect de l’invention concerne un support de données lisible par ordinateur, sur lequel est enregistré le programme d'ordinateur selon le quatrième aspect de l’invention.A fifth aspect of the invention relates to a computer-readable data carrier, on which the computer program according to the fourth aspect of the invention is recorded.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.The invention and its various applications will be better understood on reading the following description and examining the accompanying figures.
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.The figures are presented for information purposes only and in no way limit the invention.
La
La
La
La
La
La
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.Unless otherwise specified, the same element appearing in different figures presents a unique reference.
Procédé de détermination de la température de gaz de sortie d’une turbomachine lors d’un vol cibleMethod for determining the outlet gas temperature of a turbomachine during a target flight
Un premier aspect de l’invention concerne un procédé de détermination de la température des gaz de sortie d’un moteur lors d’une utilisation cible à partir des données associées à une partie aux moins des
Dans la suite, à des fins d’illustration, le moteur est une turbomachine et une utilisation correspond à un vol effectué à l’aide de la turbomachine. Par ailleurs, l’ensemble des données relatives à un vol
Détermination du vecteur d’état de la turbomachineDetermination of the state vector of the turbomachine
Comme illustré à la
Plus particulièrement, le réseau de neurone LSTM est un « gated recurrent network », notamment un réseau de neurone à mémoire à court et long terme (en anglais Long Short Term Memory ou LSTM) ou bien encore deux réseaux de neurone LSTM empilés (ou stacked LSTM). Dans la suite, sur les figures et afin de simplifier les illustrations, les deux réseaux de neurone LSTM empilés sont représentés par un seul réseau LSTM. Le lecteur pourra se référer au document Hochreiter and Schmindhuber (1997) pour plus d’information sur les réseaux de neurone LSTM.More particularly, the LSTM neural network is a “gated recurrent network”, in particular a short and long term memory neural network (in English Long Short Term Memory or LSTM) or even two stacked LSTM neural networks (or stacked LSTM). In the following, in the figures and in order to simplify the illustrations, the two stacked LSTM neural networks are represented by a single LSTM network. The reader can refer to the document Hochreiter and Schmindhuber (1997) for more information on LSTM neural networks.
Détermination du vecteur contextuel d’étatDetermination of the contextual state vector
Comme illustré à la
Dans un mode de réalisation, un poids
[Math. 1][Math. 1]
où
[Math. 2][Math. 2]
Le vecteur contextuel d’état est ensuite calculé en faisant une somme pondérée de l’ensemble de données
Détermination du vecteur contextuel de volDetermination of the contextual vector of flight
Comme illustré à la
Dans un mode de réalisation, comme pour la détermination d’un vecteur contextuel d’état
Où
Le poids
[Math. 5][Math. 5]
Le vecteur contextuel de vol
Détermination des paramètres du modèlesDetermination of model parameters
Le procédé comprend ensuite, à partir du vecteur contextuel d’état
Pour rappel, le modèle est un modèle à base de mixture gaussienne. Ce dernier peut être mis sous la forme suivante :As a reminder, the model is a Gaussian mixture model. The latter can be put in the following form:
[Math. 7][Math. 7]
Où
Comme mentionné précédemment, les valeurs des paramètres du modèle sont déterminées à partir du vecteur d’état contextuel
[Math. 8][Math. 8]
Où
Détermination de la température des gaz de sortieDetermination of outlet gas temperature
Le procédé comprend également, à partir du modèle à base de mixture gaussienne, une étape de détermination de la température des gaz de sortie lors du vol cible. Dans un mode de réalisation, de la température des gaz de sortie est considérée comme étant égale à la valeur la plus probable de ladite température (déterminée à l’aide du modèle à base de mixture). Dans un mode de réalisation, la valeur de la température des gaz de sortie est déterminée en effectuant un tirage aléatoire (suivant une loi de probabilité fixé par le modèle à base de mixture), de préférence une pluralité tirages de sorte à déterminer, en plus de la température, la variabilité de cette dernière. La
Procédé de mesure de l’usure d’une turbomachine entre un premier vol et un deuxième volMethod for measuring the wear of a turbomachine between a first flight and a second flight
Un deuxième aspect de l’invention concerne un procédé de mesure de l’usure d’un moteur entre une première utilisation
Dans la suite, cet aspect de l’invention sera illustré dans un cas où le moteur est une turbomachine, chaque utilisation
Détermination de la température avec prise en compte de l’usureDetermination of temperature taking into account wear
Pour cela, le procédé comprend, pour chaque vol
Détermination de la température sans prise en compte de l’usureDetermination of temperature without taking into account wear
Le procédé comprend en suite, pour chaque vol
Comparaison des déterminations avec et sans prise en compte de l’usureComparison of determinations with and without taking into account wear
Le procédé comprend ensuite, pour chaque utilisation
Une telle comparaison est illustrée à la
Sur la
Sur la
Il ressort clairement de ces figures, que l’usure de la turbomachine peut être évaluée à partir de cette comparaison. Il est clair en outre qu’une telle évaluation permet de détecter une dégradation de la turbomachine (
Dispositif pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’inventionDevice for implementing a process according to the invention
Un troisième aspect de l’invention concerne un dispositif de traitement des données comprenant des moyens configurés pour mettre en œuvre le procédé selon un premier ou un deuxième aspect de l’invention. Plus particulièrement, le dispositif comprend un moyen de calcul (par exemple un processeur, un FPGA ou une carte ASIC) associé à un moyen de stockage (par exemple une mémoire RAM et/ou un disque dur), ladite mémoire étant configuré pour stocker les instructions et les données nécessaire à la mise en œuvre d’un procédé selon un premier aspect ou un deuxième aspect de l’invention. Le moyen de calcul peut notamment être configurer pour réaliser un ou plusieurs réseaux de neurones nécessaires à la mise d’un procédé selon un premier ou un deuxième aspect de l’invention. Il peut également comprendre des moyens de saisie (par exemple un clavier ou un écran tactile) et des moyens d’affichage (par exemple un écran) afin de permettre à un opérateur de mettre en œuvre un procédé selon un premier ou un deuxième aspect de l’invention.A third aspect of the invention relates to a data processing device comprising means configured to implement the method according to a first or a second aspect of the invention. More particularly, the device comprises a calculation means (for example a processor, an FPGA or an ASIC card) associated with a storage means (for example a RAM memory and/or a hard disk), said memory being configured to store the instructions and data necessary for the implementation of a method according to a first aspect or a second aspect of the invention. The calculation means can in particular be configured to produce one or more neural networks necessary for implementing a method according to a first or a second aspect of the invention. It may also include input means (for example a keyboard or a touch screen) and display means (for example a screen) in order to allow an operator to implement a method according to a first or a second aspect of the invention.
Claims (10)
- Pour chaque utilisation
- A partir du vecteur d’état du moteur et des données associées à chaque utilisation
- A partir des données associées à chaque utilisation
- A partir du vecteur contextuel d’état
- A partir du modèle à base de mixture gaussienne, une étape de détermination de la température des gaz de sortie lors de l’utilisation cible.
- For every use
- From the motor state vector and data associated with each use
- From the data associated with each use
- From the state context vector
- From the model based on Gaussian mixture, a step of determining the temperature of the outlet gases during target use.
où le poids
où le coefficient
où
where the weight
where the coefficient
Or
où le poids
Où le coefficient
Où
where the weight
Where the coefficient
Or
où
Or
- pour chaque utilisation
- pour chaque utilisation
- pour chaque utilisation
- for every use
- for every use
- for every use
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