Wind farm needs prediction models for predictive maintenance. There is a need to predict values of non-observable parameters beyond ranges reflected in available data. A prediction model developed for one machine many not perform well in another similar machine. This is usually due to lack of generalizability of data-driven models. To increase generalizability of predictive models, this research integrates the data mining with first-principle knowledge. Physics-based principles are combined with machine learning algorithms through feature engineering, strong rules and divide-and-conquer. The proposed synergy concept is illustrated with the wind turbine blade icing prediction and achieves significant prediction accuracy across different turbines. The proposed process is widely accepted by wind energy predictive maintenance practitioners because of its simplicity and efficiency. Furthermore, this paper demonstrates the importance of embedding physical principles within the machine learning process, and also highlight an important point that the need for more complex machine learning algorithms in industrial big data mining is often much less than it is in other applications, making it essential to incorporate physics and follow Less is More philosophy.


翻译:用于预测维护的风力农场需要预测模型。有必要预测现有数据所反映的范围以外非可观测参数的数值。为一台机器开发的预测模型,许多在另一台类似机器中表现不佳。这通常是因为缺乏数据驱动模型的通用性。为提高预测模型的可概括性,这一研究将数据挖掘与第一原理知识相结合。物理原理与机器学习算法相结合,通过地貌工程、强有力的规则以及分而治之法。拟议的协同概念通过风轮机刀片的预测加以说明,并实现不同涡轮机之间显著的预测准确性。拟议的流程被风能预测维护业者广泛接受,因为其简单性和效率。此外,本文还表明在机器学习过程中嵌入物理原理的重要性,并强调一个重要点,即工业大型数据开采中更复杂的机器学习算法的需要往往比其他应用少得多,因此纳入物理和跟踪更符合哲学。

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