本文提出了一種用于航天器推進(jìn)系統(tǒng)健康監(jiān)測的聯(lián)合增量學(xué)習(xí)框架，該框架專門為異構(gòu)機(jī)隊和不斷變化的飛行任務(wù)條件下的系統(tǒng)級退化追蹤而設(shè)計。該框架結(jié)合了全局動量聚合（GMA）策略，以在機(jī)隊層面保持長期的時間慣性，以及多元智能體博弈（MAG）協(xié)作機(jī)制，以協(xié)調(diào)異構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)之間的貢獻(xiàn)感知知識共享，從而抑制客戶端間的不一致性并緩解早期數(shù)據(jù)稀缺。一個增強(qiáng)的基于LoRA的增量學(xué)習(xí)模塊進(jìn)一步實現(xiàn)了輕量級的系統(tǒng)特異性模型演化，同時保持全局一致性，使得新觀察到的退化行為能夠在不破壞先前學(xué)習(xí)到的趨勢的情況下被吸納。總的來說，這些組件穩(wěn)定了長周期學(xué)習(xí)，尊重了系統(tǒng)特異性的退化差異，并在異構(gòu)操作條件下促進(jìn)了連貫的全機(jī)隊演化。在日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）航天器推進(jìn)數(shù)據(jù)集上的驗證表明，所提出的方法在準(zhǔn)確性和可靠性方面優(yōu)于現(xiàn)有方法。

在共享任務(wù)場景下運(yùn)行的航天器推進(jìn)系統(tǒng)不斷產(chǎn)生反映其物理狀態(tài)演化的多元時間序列遙測數(shù)據(jù)。設(shè)推進(jìn)機(jī)隊表示為 S = {S₁, S₂, …, S_N}，其中每個系統(tǒng)在時刻t提供一個信號向量 X_t⁽ⁱ⁾= [x_t,1⁽ⁱ⁾, x_t,2⁽ⁱ⁾, …, x_t,p⁽ⁱ⁾] 和一個相應(yīng)的與退化相關(guān)的輸出 y_t⁽ⁱ⁾。樣本的集合構(gòu)成了每個系統(tǒng)的本地數(shù)據(jù)集 D_i= {(X_t⁽ⁱ⁾, y_t⁽ⁱ⁾) | t = 1, 2, …, T_i}。盡管推進(jìn)單元在相似的總體任務(wù)條件下運(yùn)行，但由于設(shè)計、制造公差、操作模式和環(huán)境暴露的差異，它們表現(xiàn)出不同的退化行為，這給跨系統(tǒng)的集中式或靜態(tài)模型泛化帶來了重大挑戰(zhàn)。

本研究采用了由日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）發(fā)布的開源航天器推進(jìn)數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集旨在支持推進(jìn)系統(tǒng)預(yù)測與健康管理（PHM）的研究。本案例中的所有實驗均在此基于物理的仿真數(shù)據(jù)集上進(jìn)行，而非真實的飛行遙測數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集是使用在SimulationX（一個多物理場仿真平臺）中建立的一維計算機(jī)輔助工程（1D-CAE）模型生成的。

本研究解決了在異構(gòu)條件下準(zhǔn)確預(yù)測和持續(xù)追蹤航天器推進(jìn)系統(tǒng)退化的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的集中式或經(jīng)典聯(lián)合學(xué)習(xí)方法難以在具有不同結(jié)構(gòu)特征、操作模式和退化動態(tài)的推進(jìn)系統(tǒng)之間實現(xiàn)泛化。此外，早期階段的數(shù)據(jù)稀缺和時間漂移嚴(yán)重限制了它們捕捉一致長期退化趨勢的能力。相比之下，所提出的聯(lián)合增量學(xué)習(xí)（FIL）框架通過其全局動量聚合（GMA）和多元智能體博弈（MAG）機(jī)制，有效地協(xié)調(diào)了異構(gòu)知識共享，并緩解了早期數(shù)據(jù)稀缺問題。增強(qiáng)的LoRA增量模塊進(jìn)一步實現(xiàn)了系統(tǒng)特異性建模，同時保持了全局一致性。在JAXA推進(jìn)數(shù)據(jù)集上的實驗驗證表明，該方法在準(zhǔn)確性和可靠性方面優(yōu)于現(xiàn)有基準(zhǔn)。這項研究為未來長期自主太空任務(wù)中實現(xiàn)持續(xù)、自適應(yīng)的推進(jìn)系統(tǒng)健康管理奠定了基礎(chǔ)。