On the experimental setup for approbation of an algorithm for processing diagnostic parameters of aircraft gas turbine engine based on multilayer neural networks

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents experimentally substantiated tabular data for hyperparameter tuning of multilayer neural networks in aviation gas turbine engine diagnostics. The authors propose seven original algorithms for adaptive training parameter tuning, including methods for dynamic adaptation of the learning rate, strategies for changing the network architecture depending on the engine operating mode, and adaptive approaches to regularization. The parameter ranges cover values from 10–5 to 103, which ensures practical applicability for various architectures and data types. The scientific novelty lies in the creation of adaptive algorithms that take into account the specifics of the diagnostic parameters of gas turbine engine components and their time dynamics.

About the authors

H. Huseynov

Moscow State Technical University of Civil Aviation

Author for correspondence.
Email: khuseyn.21@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-9280-6361
Postgraduate student Moscow

O. F. Mashoshin

Moscow State Technical University of Civil Aviation

Email: o.mashoshin@mstuca.ru
ORCID iD: 0009-0004-8099-5198
Doctor of Technical Sciences, Professor Moscow

References

  1. Bai M., Liu J., Ma Y., Zhao X., Long Z., Yu D. (2021). Long short-term memory network-based normal pattern group for fault detection of three-shaft marine gas turbine. Energies. 14(1): 13. doi: 10.3390/en14010013.
  2. Bischl B., Binder M., Lang M., Pielok T., Richter J., Coors S., Thomas J., Ullmann T., Becker M., Boulesteix A.-L., Deng D., Lindauer M. (2023). Hyperparameter optimization: Foundations, algorithms, best practices, and open challenges. Wiley Interdisciplinary Reviews: Data Mining and Knowledge Discovery. 13(2). doi: 10.1002/widm.1484.
  3. Cruz Y. J., Castaño F., Haber R. E., Yarens J. Cruz, Fernando Castaño, Rodolfo E. Haber, Villalonga A., Ejsmont K., Gladysz B., Flores Á., Alemany P. (2024). Self-reconfiguration for smart manufacturing based on artificial intelligence: A review and case study. Artificial Intelligence in Manufacturing. Springer. 121-144. doi: 10.1007/978-3-031-46452-2_8.
  4. Hashmi M. B., Mansouri M., Fentaye A. D., Ahsan S., Kyprianidis K. (2024). An artificial neural network-based fault diagnostics approach for hydrogen-fueled micro gas turbines. Energies. 17(3): 719. doi: 10.3390/en17030719.
  5. He X., Zhao K., Chu X. (2021). AutoML: A survey of the state-of-the-art. Knowledge-Based Systems. 212: 106622. doi: 10.1016/j.knosys.2020.106622.
  6. Irani F. N., Soleimani M., Yadegar M., Meskin N. (2024). Deep transfer learning strategy in intelligent fault diagnosis of gas turbines based on the Koopman operator. Applied Energy. 365: 123256. doi: 10.1016/j.apenergy.2024.123256.
  7. Jin Y., Hou L., Chen Y. (2022). A time series transformer based method for the rotating machinery fault diagnosis. Neurocomputing. 494: 379-395. doi: 10.1016/j.neucom.2022.04.111.
  8. Kandasamy K., Vysyaraju K. R., Neiswanger W., Paria B., Collins C. R., Schneider J., Poczos B., Xing E. P. (2020). Tuning hyperparameters without grad students: Scalable and robust bayesian optimisation with dragonfly. The Journal of Machine Learning Research. 21(1): 3098-3124.
  9. Kozlov V. M, Ivanova E. S. (2023). Adaptive algorithms for tuning hyperparameters of neural networks. Izvestia RAN. Theory and control systems. 2: 78-89. (In Russian)
  10. Li J. Y., Zhan Z. H., Wang C. (2021). Evolutionary Deep Learning Survey. Neurocomputing. 442: 89-109.
  11. Li Y., Dong J., Jiang H., Su D. (2023). Multi-head spatio-temporal attention based parallel GRU architecture: a novel multi-sensor fusion method for mechanical fault diagnosis. Measurement Science and Technology. 35. doi: 10.1088/1361-6501/acf89e.
  12. Li Z., Fan R., Ma J., Ai J., Dong Y. (2024). Dynamic temporal denoise neural network with multi-head attention for fault diagnosis under noise background. Sensors. 24(21): 6813. doi: 10.3390/s24216813.
  13. Liu X., Wu J., Zhou Z. (2021). Hyperparameter Exploration LSTM-Predictor (HELP). Neurocomputing. 442: 161-172.
  14. Mashoshin O. F., Huseynov H. (2025). Development of an Integrated Algorithm for Processing Aircraft GTE Diagnostic Parameters Using Multilayer Neural Networks. Kontrol'. Diagnostika. 28 (07): 41-54. (In Russian). doi: 10.14489/td.2025.07. pp.041-054.
  15. Pei X., Zheng X., Wu J. (2021). Rotating machinery fault diagnosis through a transformer convolution network subjected to transfer learning. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 70: 1-11.
  16. Sembiring J., Sasongko R. A., Bastian E. I., Raditya B. A., Limansubroto R. E. (2024). A deep learning approach for trajectory control of tilt-rotor UAV. Aerospace. 11(1): 96.
  17. Smith L. N. Cyclical learning rates for training neural networks. (2017). IEEE Winter Conference on Applications of Computer Vision. 464-472.
  18. Tahan M., Tsoutsanis E., Muhammad M., Karim Z. A. A. (2017). Performance-based health monitoring, diagnostics and prognostics for condition-based maintenance of gas turbines: A review. Applied Energy. 198: 122-144.
  19. Tsoutsanis E., Meskin N., Benammar M., Khorasani K. (2019). A review on gas turbine gas-path diagnostics: state-of-the-art methods, challenges and opportunities. Aerospace. 6(7): 83.
  20. Zhou D., Yao Q., Wu H., Ma S., Zhang H. (2020). Fault diagnosis of gas turbine based on partly interpretable convolutional neural networks. Energy. 200. doi: 10.1016/j.energy.2020.117467.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».