Типичная задача многомерной классификации. Решается либо любым классическим методом (и при двух входных параметрах и трех классах - наверняка это предпочтительно) из библиотеки Scikit-Learn к примеру.
Ну, вот тут автор балуется с Keras:
https://blog.stroganov.pro/классификация-нейросетью/
Можете повторить подвиг, если очень хочется.
А вот зачем сюда прикручивать сверточные сети, предназначенные вообще-то говоря для работы с визуализацией - не понимаю. Из-за моды?
