論文の概要: Kalman Prototypical Networks for Few-shot Fault Detection in Combined Cycle Gas Turbines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.26710v1
• Date: Thu, 25 Jun 2026 07:41:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-26 18:46:32.194924
• Title: Kalman Prototypical Networks for Few-shot Fault Detection in Combined Cycle Gas Turbines
• Title（参考訳）: 複合サイクルガスタービンにおけるフラストショット故障検出のためのカルマン型ネットワーク
• Authors: Mohammed Ayalew Belay, Lucas Ferreira Bernardino, Adil Rasheed, Rubén M. Montañés, Pierluigi Salvo Rossi,
• Abstract要約: 複合サイクルガスタービン(CCGT)は現代の発電において重要な役割を担い、高効率と環境負荷の低減を図っている。 複雑な熱流体と機械的相互作用は、特にラベル付き断層データが不足している場合に、断層検出を複雑にする。 本稿では,CCGTの故障診断に特化して開発されたKalman Prototypeal Network(KPN)について紹介する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.586238488851779
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Combined-cycle gas turbines (CCGTs) play a key role in modern power generation, offering both high efficiency and reduced environmental impact. However, their complex thermo-fluid and mechanical interactions complicate fault detection, particularly when labeled fault data are scarce. In this paper, we introduce the Kalman Prototypical Network (KPN), a metric-based few-shot learning (FSL) framework specifically tailored for CCGT fault diagnosis. We model the evolution of class prototypes as latent stochastic states in a dynamic system to reduce episodic variance and improve robustness in embedding representation. Synthetic data sets generated with a high-fidelity Modelica-based dynamic simulation of an offshore CCGT system were used, simulating both normal operation and progressive leak faults under transient conditions. Application of the proposed framework on simulated leak fault detection tasks demonstrate that KPN outperforms conventional FSL methods such as Matching Networks, Relation Networks, and MAML in both accuracy and stability under varying support and query configurations. The proposed framework significantly improves training convergence and generalization by stabilizing class representations, making it well-suited for real-world CCGT fault detection where labeled data is limited.
• Abstract（参考訳）: 複合サイクルガスタービン(CCGT)は現代の発電において重要な役割を担い、高効率と環境負荷の低減を図っている。 しかし、その複雑な熱流体と機械的相互作用は、特にラベル付き断層データが不足している場合に、断層検出を複雑にする。 本稿では,CCGTの故障診断に特化して開発されたFSLフレームワークであるKalman Prototypeal Network(KPN)を紹介する。 我々は, クラスプロトタイプの進化を動的システムにおける潜在確率状態としてモデル化し, エピソジックな分散を低減し, 埋め込み表現の堅牢性を向上させる。 高忠実度モデルによる沖合CCGTシステムの動的シミュレーションにより生成された合成データセットを用いて, 過渡的条件下での正常動作と進行リーク断層の両方をシミュレーションした。 提案手法の適用により,KPN はマッチングネットワークやリレーショナルネットワーク,MAML などの従来の FSL 手法よりも,様々なサポートやクエリ構成下での精度と安定性に優れていた。 提案フレームワークは,クラス表現の安定化によるトレーニング収束と一般化を著しく改善し,ラベル付きデータに制限のある実世界のCCGT故障検出に適している。

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