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基于变排量压缩机的车载空调控制系统的研究

基于变排量压缩机的车载空调控制系统的研究

作者：葛钊福州大学

学位级别：硕士

随着人们生活水平的不断提高,对车载空调控制系统的智能性、运行情况的稳定性、控制系统的合理性都有较高要求。因此,如何对系统进行更加细致的分析,如何对复杂工况进行更加合理的调控,就成了各大汽车制造企业和科研机构所关注的问题。... 详细信息

随着人们生活水平的不断提高,对车载空调控制系统的智能性、运行情况的稳定性、控制系统的合理性都有较高要求。因此,如何对系统进行更加细致的分析,如何对复杂工况进行更加合理的调控,就成了各大汽车制造企业和科研机构所关注的问题。本课题通过对基于变排量压缩机的车载空调控制系统进行分析,提出了一种从硬件选型到台架模拟的整套开发过程,并且通过实验验证了控制系统的快速性、准确性和稳定性,使得此控制系统及其研发流程能得到广泛的应用。首先,本文对车载空调系统的基本结构和制冷原理进行了分析,针对车载空调系统面临的工况和实际问题,对系统的各项需求进行分析。通过对传统的几种空调制冷系统的比较,提出了以变排量压缩机为主要控制对象的系统控制结构。其次,着重分析了其中的压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、混合风门等部件的物理学结构,利用基于功率键合图法的仿真软件AMESim建立了系统控制对象的数学模型。并在此基础上建立系统框图,通过对开环系统进行分析,确定了前馈PI控制结构。然后对系统的PI控制器进行优化分析,提出了三种抗积分饱和方式,并采用钳位法抗饱和作为控制策略;对不同干扰进行补偿,提出目标蒸发器温度的概念,通过加入了前馈控制,使系统形成两个闭环,解决了由工艺问题带来的风量干扰,并建立了控制系统的仿真模型。利用仿真软件AMESim对控制部分进行建模,研究了两种不同的求解模式对仿真的影响,并对系统进行了仿真验证。将控制部分嵌入Matlab中的Simulink环境中进行联合仿真,通过仿真实验验证了联合仿真的可行性,并利用实时仿真工具包将控制系统的控制软件转化为C代码。联合仿真解决了在AMESim下难以实现代码转换的难题,同时也避免了在Simulink环境下对整体的车载空调系统进行简化而引起的误差。最后,设计了以S9S12GN48为主处理器的空调控制器,并将转换完成的系统控制软件的C代码烧写到控制器芯片中;搭建了空调控制器和实验台架组成的空调控制实验系统,通过实验测量的数据,验证了此系统在台架中的控制效果。实验结果表明,所设计的空调控制系统仿真模型符合实验要求,在车速干扰下,可以很好的将车内温度仿真值控制在设定温度的±0.1℃之内;且联合仿真后所转化的C代码可以成功烧写,实现了实际台架对出风口温度的控制,精度在±1℃之内。证明此系统具有良好的快速性、准确性和稳定性,满足实际应用要求。

关键词：车载空调变排量压缩机 AMESim 抗饱和积分

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面向商用数据中心的高效流调度技术研究

面向商用数据中心的高效流调度技术研究

作者：葛钊天津大学

学位级别：硕士

流量调度是数据中心网络性能调优的有效手段,也是实现网络流量高带宽、低时延的核心方法之一。合理的调度算法可以极大提升网络整体性能,而先前的研究已经证明,最短剩余处理时间优先(Shortest Remaining Processing Time,SRPT)算法可以... 详细信息

流量调度是数据中心网络性能调优的有效手段,也是实现网络流量高带宽、低时延的核心方法之一。合理的调度算法可以极大提升网络整体性能,而先前的研究已经证明,最短剩余处理时间优先(Shortest Remaining Processing Time,SRPT)算法可以接近最优流完成时间性能,而SRPT的一个核心假设是它需要事先知道每条流的大小信息。在数据中心网络中,这种先验流大小知识可以分为精确和不精确两种场景。在数据备份、并行计算、Web服务等应用中,流的大小在传输之前可以通过编写相关应用接口准确地获取;在其它应用中,可以利用先进的机器学习方法(例如,随机森林)近似地获取。然而,现有的流调度方案不能很好地利用这些先验知识。在具有精确流大小信息的场景中,现有方案要么依赖于可编程交换机等昂贵硬件,要么过度调整主机网络协议栈,使其难以在真实场景中部署和应用;而在具有不精确流大小信息的场景中,现有方案性能会被流大小预测误差所影响。为此,本文提出了QCLIMB,这是一种在当前商用数据中心网络内易于部署的流调度解决方案,可以同时在具有精确和不精确的流量大小场景下有效模拟最短剩余处理时间优先算法。QCLIMB调度过程的核心思想是:根据流量大小给数据包打上优先级,保证数据流的优先级不断增加,直到其可信部分完成。在精确大小场景中,本文认为每条流都是完全可信的,并让每条流根据剩余大小逐渐升级到更高优先级的队列。在不精确的知识场景中,本文只信任每条流的下限部分,并采用下限受限的队列爬升方案来减弱流大小预测误差所带来的性能损失。此外,本文还通过快速丢包恢复和数据包重新排序机制来弥补优先级调度可能带来的乱序后果。在实验部署环节,本文实现了一个调度原型,并同时通过小规模集群的真实实验和大规模仿真实验验证,本文的设计在精确和非精确知识场景中都实现了卓越的性能。例如,在精确和不精确的知识下,相比先前的调度工作PIAS,本文的方案可将小流的平均流完成时间/尾延迟分别减少86.8%/98%和73.8%/91.7%。

关键词：数据中心网络流量预测流量调度最少剩余处理时间优先

基于时空信号分析的分布式光纤振动事件识别研究及应用

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基于时空信号分析的分布式光纤振动事件识别研究及应用

作者：葛钊华中科技大学

学位级别：硕士

分布式光纤振动事件识别系统主要由分布式传感和振动事件识别两部分组成。该系统广泛应用于周边安全、油气管道监测、地震海啸灾害预警等场景,其识别准确率、泛化能力、误报漏报率等都是评估该识别系统好坏的指标。在光纤振动事件识别... 详细信息

分布式光纤振动事件识别系统主要由分布式传感和振动事件识别两部分组成。该系统广泛应用于周边安全、油气管道监测、地震海啸灾害预警等场景,其识别准确率、泛化能力、误报漏报率等都是评估该识别系统好坏的指标。在光纤振动事件识别技术的研究中,基于机器学习识别方法存在一定的缺陷,这种方法非常重视振动事件的特征提取方式,往往是多种复杂的特征提取方法混合使用,但过多的特征提取手段需要消耗大量的时间,无法保证系统的实时性。本文引入特征信息最丰富的未经处理的原始时空域信号,同时还引入具有强大特征提取能力的深层卷积神经网络,两者结合,提出一种不需要人工特征提取的端到端的振动事件识别方案。本文主要研究内容如下:(1)设计了一种基于卷积神经网络的分布式光纤振动传感事件识别系统,并搭建了相应的硬件系统。通过该系统采集了大量不同典型事件的振动时空域信号。(2)利用卷积神经网络的特征提取能力,无需人工干预,直接从原始时空域信号中学习到不同事件的核心时空特征。通过实验证明该方法对三种典型的破坏入侵事件识别准确率达99%以上,且实现了端到端的快速、准确的振动事件识别。(3)将本文提出的方法与其他四种不同识别方法做对比研究,验证了本文提出的方法具有更高的识别准确率,模型泛化能力以及实用潜力。

关键词：光纤传感相敏光时域反射系统卷积神经网络

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基于网络用户视频的摘要技术研究

基于网络用户视频的摘要技术研究

作者：葛钊合肥工业大学

学位级别：硕士

视频内容作为多媒体信息的载体之一不断被普遍应用在日常生活的方方面面。近些年来,随着移动电话和其他面向消费者的相机设备的普及,以及多媒体和互联网技术的高速发展,视频内容数量特别是网络用户视频的数量持续增长,这些海量的视频数... 详细信息

视频内容作为多媒体信息的载体之一不断被普遍应用在日常生活的方方面面。近些年来,随着移动电话和其他面向消费者的相机设备的普及,以及多媒体和互联网技术的高速发展,视频内容数量特别是网络用户视频的数量持续增长,这些海量的视频数据给人们理解新颖事物带来方便的同时也给视频存储,传输,检索等带来庞大的压力。而且由于视频内容的错综复杂,观众在浏览视频时会耗费大量的时间去寻找自己真正感兴趣的内容。技术正是基于这样的背景和需求而被提出来的。所谓视频摘要,就是以简略的内容概括原始视频的主要内容,一般分为静态的摘要和动态的摘要,静态的摘要从原始视频帧序列中抽取一些具有代表性的关键帧以生成摘要,而动态的摘要是由原始视频的一些视频片段组成。相对于动态视频摘要而言,静态视频摘要不受视频时序的约束,故形式更加直观且灵活。本文主要研究的摘要形式便是静态视频摘要。本文的主要创新点和成果如下:1.静态视频摘要的生成可以分为两大步骤,第一步就是视频的分段处理,第二步基于分段的结果在每段中进行关键帧的提取。本文首先在视频的分段处理上与传统的采样方法不同,针对网络用户视频提出了一种基于视频运动信息的自适应分段方法。2.针对视频摘要的传统算法,如聚类方法,图模型方法,在此基础上结合并优化,提出了一种新的基于最短路径算法的静态视频摘要方法(Shortest Path for Video Summary,SPVS)。SPVS方法将视频摘要的关键帧提取问题转化为有向图的最短路径求解问题,通过相似性度量找到的最短路径上的关键帧具有良好的代表性。3.由于传统的视频摘要方法所用到的特征大多是一些低维度的图片特征如颜色和纹理特征,随着机器学习和相关神经网络的发展,一些网络已经可以很轻易的提取出图片的深度的高维度特征,这些特征相对于低维度特征而言更具有代表性。而同时一些先进的神经网络的提出也为视频摘要技术提供了新的可能性。本文提出一种改进的生成对抗网络模型,通过生成对抗网络中生成器和判别器的博弈对抗对视频摘要生成过程进行学习,不断优化目标函数最后确定生成的摘要内容。

关键词：用户视频视频摘要视频分段最短路径生成对抗网络

寒冷地区装配式模块化轻钢结构超低能耗建筑构件热分析

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寒冷地区装配式模块化轻钢结构超低能耗建筑构件热分析

作者：葛钊岐大连理工大学

学位级别：硕士

随着我国工业化程度的加深,国家对于装配式建筑的支持力度在不断增强。目前装配式应用最多的是在住宅上,主要装配的是混凝土构件,但类似火神山、雷神山这种临时建筑,不仅需要快速搭建,还要保证可随时拆卸,废弃的预制构件还可以重复利用... 详细信息

随着我国工业化程度的加深,国家对于装配式建筑的支持力度在不断增强。目前装配式应用最多的是在住宅上,主要装配的是混凝土构件,但类似火神山、雷神山这种临时建筑,不仅需要快速搭建,还要保证可随时拆卸,废弃的预制构件还可以重复利用。所以,对于这种临时建筑来说,应用装配式模块化轻钢结构体系是很好的一个选择。两座医院都采用了模块化轻钢结构体系,这种建筑体系以轻钢结构为框架,采用工厂标准化生产、现场一体化安装,大幅度地缩短了建造周期,并且可随时拆卸和移动,对环境没有任何污染,废弃的轻钢构件还可以重复利用,属于真正意义上的绿色建筑。作为一种高端载体的钢结构模块化建筑,为满足国家未来建筑业可持续发展的要求,引入了超低能耗、零能耗设计理念。近年来,为实现能源的高效利用以及减少二氧化碳等温室气体的过多排放,各个国家纷纷出台政策,绿色建筑、被动式建筑、近零能耗建筑,甚至是零能耗建筑、产能建筑等相继出现。相信在未来的建筑领域中,对于轻钢结构模块化与超低能耗两种技术的结合会成为新的研究热点。但由于轻钢结构建筑中轻钢龙骨构件过多,且轻钢的导热系数与其周围的保温材料相差甚大,会产生严重的热桥效应,这违背了超低能耗建筑中“无热桥”的原则,所以本文通过软件模拟,研究形成了一套适合超低能耗模块化轻钢结构建筑的围护结构标准化做法,包括外墙系统做法、地面系统做法、屋面系统做法、穿墙管的无热桥设计等,实现了轻钢结构模块化建筑的超低能耗,并求出不同模块数量的轻钢结构建筑在寒冷地区的年供暖需求以及围护结构各部位的能耗占比。文章首先通过ANSYS有限元分析软件对轻钢结构建筑中各围护结构进行稳态热分析,了解轻钢结构建筑中容易产生热桥的部位。为准确地计算各个围护结构全年动态下的能耗,文章将太阳辐射、风速等室外环境因素考虑在内,提出边界条件的处理方法并在第四章通过实验测得的逐时外墙体外壁面温度与软件的瞬态模拟结果对比,验证了ANSYS软件瞬态模拟时边界条件处理的正确性,为本文的能耗计算提供依据。然后,文章分别用ANSYS模拟软件对装配式轻钢结构建筑的外墙体、L型墙角、屋面、地角、窗户、穿墙管等容易产生热桥的部位进行瞬态模拟并计算全年能耗水平,同时以最大化减小热桥部位的附加耗热量为计算目标,算出各围护结构保温层的最佳厚度,给出寒冷地区装配式轻钢结构建筑实现超低能耗时各围护结构的传热系数推荐值。此外,由于ANSYS瞬态模拟时间过长,本文提出了一种新的计算方法——综合供暖度时数法来代替瞬态模拟,可以方便设计人员使用。但需要注意的是,由于土壤的蓄热能力很强,且其初始条件对于计算结果影响很大,而且对于土壤来说,每一层的温度都是不同的,所以对于地面进行瞬态模拟时较为复杂,与地上部位有所不同,此时综合供暖度时数法也不适用。最后,在前文研究成果的基础上,基于传热理论计算给出标准模块化轻钢结构建筑各热桥部位能耗及占比、各围护结构能耗占比以及标准模块化房屋的年供暖需求,并计算要想达到寒冷地区超低能耗水平的年供暖需求标准所需要的最小轻钢结构建筑的模块化数。

关键词：超低能耗建筑钢结构模块化热桥

基于RISC-Ⅴ处理器的智能监控系统的研究与应用

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基于RISC-Ⅴ处理器的智能监控系统的研究与应用

作者：葛钊明华南理工大学

学位级别：硕士

随着人工智能时代的到来,人们的生活习惯和生活方式逐渐被算法所改变。具有各种人工智能应用场景的嵌入式设备逐渐进入普通家庭,尤其是网络摄像机、门禁系统等经济实用型设备,目标成本降低的同时对算法和计算能力的要求越来越高。针对... 详细信息

随着人工智能时代的到来,人们的生活习惯和生活方式逐渐被算法所改变。具有各种人工智能应用场景的嵌入式设备逐渐进入普通家庭,尤其是网络摄像机、门禁系统等经济实用型设备,目标成本降低的同时对算法和计算能力的要求越来越高。针对这一行业趋势,本文利用嵌入式应用技术、网络通信技术、视频传输技术、深度学习框架,对YOLOv5s模型进行改进,研究并整合出一套基于RISC-Ⅴ处理器的智能监控识别系统,具体工作如下:(1)针对国际局势的变化和芯片产业国产化的趋势,选择基于开源指令集RISC-Ⅴ(Reduced Instruction Set Computer-V)开发的处理器为核心,在此基础上实现最小硬件电路,包括电源、时钟和硬件初始化等。在硬件基础上搭建多媒体软件平台,并抽象出系统所必需的软件功能模块并给予实现。(2)针对智能监控系统应用在低功耗嵌入式设备的场景,选择在Live555架构上实现精简的RTSP Sever来保证视频的稳定传输,同时使用Lib Websocket搭配CGI(Common Gateway Interface)实现Web Server,进而实现前端页面对视频分辨率、帧率、时间等信息的控制。由于嵌入式设备一般不适合训练算法模型,所以本文在PC平台上训练改进后的YOLOv5s模型,在Docker平台上使用编译链对改进后的模型进行量化和部署,最终移植到嵌入式设备上调用运行。(3)针对图像噪声和复杂背景等因素干扰问题,在YOLOv5s网络模型的Neck端增加卷积注意力模块,该模块在可以在特征通道和空间维度上进行融合和增强,提高抗干扰能力和对小目标的检测精度;随后改进了损失函数,以保留有利的特征并提高收敛速度。在Wider Face数据集上对改进后的模型进行收敛性分析、对比实验和消融实验,实验结果表明,与原模型相比,改进后的模型的平均精度均值提高1.7%。通过数据传输测试、分辨率切换和人脸检测测试等实验对系统的基本功能、系统稳定性和目标检测效果进行测试。搭建好的系统通过网页端可以控制局域网上的传输画面,最高可稳定传输1080P和25帧的视频流,在家用场景下的人脸检测正确率达到98%,基本符合智能监控识别系统的功能需求,具备一定的商业价值。

关键词： RISC-Ⅴ 嵌入式 YOLOv5s 监控系统目标检测

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软件定义网络中的拥塞控制机制研究

软件定义网络中的拥塞控制机制研究

作者：葛钊志北京邮电大学

学位级别：硕士

传统拥塞控制采用分布式的工作方式,缺乏全局网络信息,其性能受到一定限制。软件定义网络(Software Defined Network, SDN)通过将控制与转发相分离,为网络管理者提供了全局视图以及集中管控网络的能力。因此,有希望借助于SDN而使传统拥... 详细信息

传统拥塞控制采用分布式的工作方式,缺乏全局网络信息,其性能受到一定限制。软件定义网络(Software Defined Network, SDN)通过将控制与转发相分离,为网络管理者提供了全局视图以及集中管控网络的能力。因此,有希望借助于SDN而使传统拥塞控制摆脱其所受的固有限制,进而实现适应性更强、更为优化的拥塞控制机制。SDN旨在对转发层面进行抽象和管控。相比于端到端控制,同样工作于转发层面的主动队列管理(Active Queue Management, AQM)对于SDN有更好的适配性,更适合借助于SDN而进行全局优化的拥塞控制。因此,本文提出了一种SDN场景下的动态AQM调整框架OpenAQM。该框架使用全局网络信息对AQM算法进行优化,包括对AQM算法进行自适应参数调整以及算法性能择优。参数稳定性调节需要有一定的调节依据。本文通过使用经典控制论方法对系统进行建模,依据奈奎斯特准则分析系统的稳定性条件,以该稳定性条件作为调节依据。本文给出了求解AQM算法稳定性条件的一般性步骤,并以RED算法为实例进行具体分析,最后在NS2平台上进行了RED算法参数调节的仿真实验,验证了上述稳定性条件的有效性。性能择优需要对AQM算法性能进行预估。本文使用TCP/AQM对偶模型来求解系统的稳态性能,以此作为AQM算法性能的预估。本文给出了求解系统稳态性能的一般性方法,并以单瓶颈拓扑为实例求解其稳态性能的具体表达形式,并预估了REM、PI、RED三种算法在单瓶颈链路下的性能表现,最后进行了NS2仿真实验对上述预估进行验证,并依据各算法性能优势进行动态切换以适应网络变化,验证了上述性能择优方法对于在提高网络性能方面的有效性。本文的创新之处在于提出了一个基于SDN的动态AQM调整框架OpenAQM。相比较于其他基于SDN的拥塞控制方法,本文选取通过控制AQM来优化全局拥塞管理,充分利用了AQM与SDN的适配性,降低了系统部署的难度的同时,也为网络管理者提供灵活控制队列以缓解拥塞的能力;另外一方面,本文通过使用控制论和最优化理论,分析并给出了基于本框架进行AQM优化的具体方法。本文通过NS2仿真,以RED、PI、REM算法为分析实例,验证了该框架的可行性以及优化拥塞控制的有效性。

关键词：软件定义网络拥塞控制主动队列管理

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既有中小跨径拱桥检测与评估方法的研究

既有中小跨径拱桥检测与评估方法的研究

作者：葛占钊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

由于我国在20世纪60、70年代的经济条件,技术水平等原因限制,所以修建了大量的石拱桥及双曲拱桥等中小跨径拱桥。石拱桥可以就地取材,材料来源广泛,造价低;而双曲拱桥充分发挥了预制装配的优点,可以不要拱架施工,节省木料,加快施工进度... 详细信息

由于我国在20世纪60、70年代的经济条件,技术水平等原因限制,所以修建了大量的石拱桥及双曲拱桥等中小跨径拱桥。石拱桥可以就地取材,材料来源广泛,造价低;而双曲拱桥充分发挥了预制装配的优点,可以不要拱架施工,节省木料,加快施工进度,而所耗用的工料又不多,符合我国当时的国情。所以在当时大量修建了诸如此类的中小跨径拱桥,但由于当时施工技术相对比较落后,目前超载现象较为严重,所以经过多年运营后都有不同程度损伤。为了保证其安全运营,必须对这类桥进行检测、评估,正确评价其承载力,为维修、加固提供可靠的依据。本文针对既有中小跨径拱桥的检测与技术状态评估,主要研究了既有中小跨径拱桥的检测技术与评估方法。其中检测技术包括应用现代技术进行外观及材料状况检测,以确定桥梁的实际情况,为下一步进行评定工作提供可靠的资料;评估方法中介绍了现有的各种评估方法,并对常用几种评估方法进行了系统的研究,主要研究了依靠外观的评估方法、采用以分析计算为主的承载能力评估方法、依靠荷载试验的评估方法等。并针对中小跨径拱桥评估方法的应用进行了较为深入的研究。同时还对中小跨径拱桥结构的抗力衰减及成因进行了一定层次的研究,探讨了材料的衰减的各种影响,结构本身的缺陷及建设时期历史局限性等因素的影响,从而加深了评估中对结构功能变化及病害原因分析的认识。最后本文以石拱桥及双曲拱桥两个评估实例进行系统的检测评估分析,通过外观及材料状况检测分析其存在的病害,并通过结构检算,引入检算系数及结构本身损伤情况,进行建模及检算,确定其实际承载能力,并以外观综合评定及分析计算两种方法进行评定,以确定桥梁的实际技术状况,为维修、加固提供可靠的依据。

关键词：检测评估方法结构抗力石拱桥双曲拱桥

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一种基于最短路径的视频摘要方法

合肥工业大学学报（自然科学版） 2021年第2期44卷 193-198页

作者：葛钊赵烨合肥工业大学智能制造技术研究院安徽合肥230051 合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230601

视频摘要以简短的内容概括原始视频,是对原始视频的浓缩或者总结。传统的视频摘要方法有基于聚类的方法,通过视频帧的局部或全局特征将视频帧分成多个有代表性的集群,在每个集群中提取关键帧,最后去除冗余生成摘要;也有基于图模型的方法... 详细信息

视频摘要以简短的内容概括原始视频,是对原始视频的浓缩或者总结。传统的视频摘要方法有基于聚类的方法,通过视频帧的局部或全局特征将视频帧分成多个有代表性的集群,在每个集群中提取关键帧,最后去除冗余生成摘要;也有基于图模型的方法,将视频帧作为顶点,连接顶点的边表示帧间的关系,通过图的模块化信息提取关键帧。文章将聚类方法和图模型的方法结合并优化,提出了一种新的基于最短路径算法的视频摘要方法(shortest path for video summary,SPVS)。SPVS方法将视频摘要问题转化为最短路径求解问题,路径上的帧即为关键帧,在数据集上的大量主客观实验结果都表明其具有良好的性能。

关键词：视频摘要聚类图模型最短路径