JP7458357B2 - モデル学習装置、性能評価装置、モデル学習方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
以下、本開示の第1の実施形態に係るモデル学習装置及び性能評価装置について、図を参照しながら説明する。
図1は、本開示の第1の実施形態に係るモデル学習装置の機能構成を示す図である。
モデル学習装置1は、ガスタービンGTの実機データ(計測されたセンサ値、指令値等)を入力とし、ガスタービン性能の推定値を出力とするモデルを学習する。
図2は、本開示の第1の実施形態に係る性能評価装置の機能構成を示す図である。
性能評価装置2は、モデル学習装置1が学習したモデルに基づいて、ガスタービンGTの性能を評価する。
ここでは、本実施形態に係るモデル学習装置1が学習するモデルについて説明する。モデル学習装置1は、機械学習手法の1つである線形重回帰に指数関数を組み込んだ回帰式からなるモデルを学習する。このモデルは、次の式(1)で表される。
次に、図3を参照しながら、モデル学習装置1の学習処理について説明する。
例えば、操作者は、図4に示すようにガスタービンGTの過去の実機データをグラフ上にプロットして、変数のおおよその値を算出する。
図5は、本開示の第1の実施形態に係る性能評価装置の処理の一例を示すフローチャートである。
以下、図5を参照しながら、性能評価装置2の評価処理について説明する。なお、性能評価装置2のストレージ22には、モデル学習装置1から受信した学習済みのモデルが予め記憶されている。
以上のように、本実施形態に係るモデル学習装置1は、ガスタービンGTの性能に影響を与える環境条件を表す第1説明変数と、ガスタービンGTの経年劣化に関連する第2説明変数と、ガスタービンGTの性能値を表す目的変数とを取得するデータ取得部100と、第2説明変数に対応するガスタービンGTの経年劣化カーブを表す指数関数を設定する指数関数設定部101と、目的変数を第1説明変数及び指数関数で表した回帰式からなるモデルに含まれる、第1説明変数がガスタービンGTの性能に与える影響度合いを示す第1係数と、経年劣化カーブが静定する値を示す第2係数とを演算する第1学習部102と、を備える。
次に、本開示の第2の実施形態に係るモデル学習装置について説明する。
第1の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態に係るモデル学習装置1は、定期検査によって運転時間が0にクリアされることを考慮したモデルを学習する。
ここでは、本実施形態に係るモデル学習装置1が学習するモデルについて説明する。モデル学習装置1が学習するモデルは、次の式(2)で表される回帰式からなる。
図6には、上式(2)から得られる劣化カーブを例示したものが示されている。劣化カーブD2は、期間MI毎にメジャー点検を行った場合の劣化カーブを示す。劣化カーブD3は、期間TI毎にタービン点検を行った場合の劣化カーブを示す。劣化カーブD4は、期間CI毎に燃焼器点検を行った場合の劣化カーブを示す。劣化カーブD5は、一定期間毎に翼洗浄点検を行った場合の劣化カーブを示す。劣化カーブD1は、メジャー点検、タービン点検、燃焼器点検、及び翼洗浄点検では回復しない何らかの要因による劣化カーブを表している。
上式(2)において定期点検の種別毎に分割して回帰式に組み込むことによって、図6に示すように、定期点検それぞれに対応する性能値の変化を精度よく表現することができる。これにより、ガスタービン性能の推定精度を更に向上させることができる。
以上のように、本実施形態に係るモデル学習装置1において、第2説明変数は、ガスタービンGTの前回の定期検査からの運転時間であり、運転時間は定期検査を行う毎にゼロに再設定されるものである。
次に、本開示の第3の実施形態に係るモデル学習装置について説明する。
上述の各実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態に係るモデル学習装置1は、指数関数に含まれる変数を更に学習する。
図7に示すように、本実施形態に係るモデル学習装置1において、プロセッサ10は、第2学習部103としての機能を更に発揮する。
ここでは、本実施形態に係るモデル学習装置1が学習するモデルについて説明する。モデル学習装置1が学習するモデルは、次の式(3)で表される回帰式からなる。
次に、図8を参照しながら、モデル学習装置1の学習処理について説明する。
以上のように、本実施形態に係るモデル学習装置1は、ガスタービンGTの経年劣化カーブの形状を決定する指数関数の変数の値を学習する第2学習部を更に備える。
次に、本開示の第4の実施形態に係るモデル学習装置について説明する。
上述の各実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態に係るモデル学習装置1において、指数関数設定部101は、1つの第2説明変数につき2つの指数関数を設定し、第2学習部103は、これら2つの指数関数それぞれに含まれる複数の変数を学習する。
図9は、本開示の第4の実施形態に係るモデル学習装置の処理の一例を示すフローチャートである。
以下、図8を参照しながら、モデル学習装置1の学習処理について説明する。ここでは、モデル学習装置1が第1の実施形態に係るモデル(式(1)の回帰式)を学習する例について説明する。なお、モデル学習装置1が第2の実施形態に係るモデル(式(2)の回帰式)を学習する場合も、処理の流れは同じである。
図10には、第1指数関数及び第2指数関数から得られる劣化カーブC4の一例が示されている。このように、本実施形態に係るモデルは、複数の指数関数を含むことにより、1つの指数関数では表せない、自由度の高い劣化カーブを得ることができる。
以上のように、本実施形態に係るモデル学習装置1において、指数関数設定部101は、1つの第2説明変数につき、第1指数関数及び第2指数関数からなる2つの指数関数を設定し、第2学習部103は、第1指数関数及び第2指数関数それぞれに含まれる第1変数a及び第2変数bを学習する。
上述の実施形態に記載のモデル学習装置、性能評価装置、モデル学習方法、及びプログラムは、例えば以下のように把握される。
10 プロセッサ
100 データ取得部
101 指数関数設定部
102 第1学習部
103 第2学習部
11 メモリ
12 ストレージ
13 インタフェース
14 入力装置
2 性能評価装置
20 プロセッサ
201 条件設定部
202 補正値算出部
203 評価部
21 メモリ
22 ストレージ
23 インタフェース
24 入力装置
GT ガスタービン
Claims (9)
- ガスタービンの性能に影響を与える環境条件を表す第1説明変数と、前記ガスタービンの経年劣化に関連する第2説明変数と、前記ガスタービンの性能値を表す目的変数とを取得するデータ取得部と、
前記第2説明変数に対応する前記ガスタービンの経年劣化カーブを表す指数関数を設定する指数関数設定部と、
前記目的変数を前記第1説明変数及び前記指数関数で表した回帰式からなるモデルに含まれる、前記第1説明変数が前記ガスタービンの性能に与える影響度合いを示す第1係数と、前記経年劣化カーブが静定する値を示す第2係数とを演算する第1学習部と、
を備えるモデル学習装置。 - 前記第2説明変数は、前記ガスタービンの前回の定期検査からの運転時間であり、前記運転時間は前記定期検査を行う毎にゼロに再設定される、
請求項1に記載のモデル学習装置。 - 前記第1学習部は、複数の前記第2説明変数それぞれに対応する複数の前記第2係数を演算する、
請求項1又は2に記載のモデル学習装置。 - 前記指数関数に含まれる変数であって、前記経年劣化カーブの形状を決定する変数の値を演算する第2学習部を更に備える、
請求項1から3の何れか一項に記載のモデル学習装置。 - 前記指数関数設定部は、1つの前記第2説明変数につき、第1指数関数及び第2指数関数からなる2つの前記指数関数を設定する、
請求項1から3の何れか一項に記載のモデル学習装置。 - 前記指数関数設定部は、1つの前記第2説明変数につき、第1指数関数及び第2指数関数からなる2つの前記指数関数を設定し、
前記第2学習部は、前記第1指数関数及び前記第2指数関数それぞれに含まれる第1変数及び第2変数を演算する、
請求項4に記載のモデル学習装置。 - ガスタービンの性能に影響を与える環境条件を表す第1説明変数と、前記ガスタービンの経年劣化に関連する第2説明変数とを入力とし、前記ガスタービンの性能値を出力とするモデルであって、請求項1から5の何れか一項に記載のモデル学習装置により学習済みのモデルに基づいて、前記環境条件による前記ガスタービンの性能への影響を補正するための補正値を算出する補正値算出部と、
特定の環境条件及び運転条件における前記ガスタービンの性能を示す第1性能値を前記補正値で補正して、前記ガスタービンの基準条件下における性能を表す性能値を評価する評価部と、
を備える性能評価装置。 - ガスタービンの性能に影響を与える環境条件を表す第1説明変数と、前記ガスタービンの経年劣化に関連する第2説明変数と、前記ガスタービンの性能値を表す目的変数とを取得するステップと、
前記第2説明変数に基づく前記ガスタービンの経年劣化カーブを表す指数関数を設定するステップと、
前記目的変数を前記第1説明変数及び前記指数関数で表した回帰式からなるモデルに含まれる、前記第1説明変数が前記ガスタービンの性能に与える影響度合いを示す第1係数と、前記経年劣化カーブが静定する値を示す第2係数とを演算するステップと、
を有するモデル学習方法。 - ガスタービンの性能に影響を与える環境条件を表す第1説明変数と、前記ガスタービンの経年劣化に関連する第2説明変数と、前記ガスタービンの性能値を表す目的変数とを取得するステップと、
前記第2説明変数に基づく前記ガスタービンの経年劣化カーブを表す指数関数を設定するステップと、
前記目的変数を前記第1説明変数及び前記指数関数で表した回帰式からなるモデルに含まれる、前記第1説明変数が前記ガスタービンの性能に与える影響度合いを示す第1係数と、前記経年劣化カーブが静定する値を示す第2係数とを演算するステップと、
をモデル学習装置に実行させるプログラム。
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