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基于图神经网络的多接入边缘计算卸载方法研究

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基于图神经网络的多接入边缘计算卸载方法研究

作者：孙振川华中科技大学

学位级别：硕士

通信技术与物联网技术的发展导致物联网终端爆发式增长,感知数据和物联网应用呈指数级增长,推动智慧类应用需求高速发展,对计算存储资源提出更高要求。集中式云计算框架受制于网络拓扑、回传带宽和网络延迟等的影响,难以满足智慧应用场... 详细信息

通信技术与物联网技术的发展导致物联网终端爆发式增长,感知数据和物联网应用呈指数级增长,推动智慧类应用需求高速发展,对计算存储资源提出更高要求。集中式云计算框架受制于网络拓扑、回传带宽和网络延迟等的影响,难以满足智慧应用场景对处理时延和网络开销的需求。边缘计算框架借助靠近物联网终端侧的多接入边缘计算(Multi-access Edge Computing,MEC)设备,卸载全部或部分计算任务,能有效解决移动物联网设备的资源瓶颈,解决云计算框架存在的高延迟问题。MEC卸载策略对不同计算任务和不同资源能力设备的性能影响巨大,卸载策略最优化是一个NP难问题,也是近年来业界研究的热点。针对MEC设备拓扑和属性动态变化的卸载策略泛化问题,提出了一种基于图神经网络的动态图卸载算法(Dynamic Graph neural network-based Offloading method,DGO),利用动态图数据来表示MEC拓扑和设备属性的动态变化,DGO学习设备属性更新、传递和聚合的方法,根据更新后的设备嵌入表示求出卸载决策。针对整体任务卸载颗粒度过大带来的计算存储资源不匹配、网络能耗开销大和时延较高问题,引入细粒度任务卸载机制。对于细粒度任务卸载存在状态空间大,求解复杂度高等问题,提出了一种基于动态图神经网络和强化学习的计算卸载(Dynamic Graph Reinforcement Learning Offloading,DGRLO)调度框架,DGRLO通过DGO和分区按序映射算法生成卸载动作,通过时延与能耗的联合指标评估卸载动作,DGRLO与MEC环境交互学习卸载策略,实现长期效益最大化。以智慧园区中的目标检测和跟踪应用为例构建仿真环境,联合时延与能耗定义系统效益,所提出的卸载算法能够快速收敛,在具有复杂拓扑的动态MEC场景中可将任务响应时延降低1/3,离线训练的模型在未知拓扑上的时延误差不超过0.05s。相比于深度强化学习方法和所提出的整体任务卸载算法,DGRLO能带来8-21%的系统效益提升。

关键词：多接入边缘计算计算卸载图神经网络深度强化学习

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粒子群神经网络的水轮发电机故障诊断研究

计算机仿真 2012年第7期29卷 343-346页

作者：孙振川枣庄学院机电工程学院山东枣庄277160

研究水轮发电机故障准确诊断问题,水轮发电机一种复杂、非线性系统,故障产生原因具有多样性和不确性,传统神经网络存在收敛速度慢、易陷入局极小等缺陷,导致故障诊断精度低。为提高水轮发电机故障诊断精度率,提出一种粒子群(PSO)算法和B... 详细信息

研究水轮发电机故障准确诊断问题,水轮发电机一种复杂、非线性系统,故障产生原因具有多样性和不确性,传统神经网络存在收敛速度慢、易陷入局极小等缺陷,导致故障诊断精度低。为提高水轮发电机故障诊断精度率,提出一种粒子群(PSO)算法和BPNN(BPNN)相结合的水轮发电机故障诊断模型(PSO-BPNN)。首先将水轮发电机故障信息输入BPNN进行学习,并利用PSO对BPNN参数进行选择,最后对建立故障诊断模型进行验证性测试,结果表明,PSO-BPNN克服了传统方法不足,提高了水电机故障诊断准确率,具有很好的应用价值。

关键词：水轮发电机故障诊断粒子群算法神经网络

基于岩碴部分替代的早强喷射混凝土研制及应用

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隧道建设（中英文） 2023年第S2期43卷 41-47页

作者：孙振川刘伟赵海雷王军杜海文刘澜洋白彦磊中铁隧道局集团有限公司广东广州511458 隧道掘进机及智能运维全国重点实验室河南郑州450001 新疆额尔齐斯河投资开发(集团)有限公司新疆乌鲁木齐830001 重庆长江电工工业集团有限公司重庆400060

为解决山岭隧道施工现场岩碴大量堆积,造成资源浪费、环境破坏等问题,以西南地区某高原隧道工程为依托,研究岩碴部分替代喷射混凝土中粗骨料的可行性和实用性。基于确定的基准试验组喷射混凝土的配合比,通过唯一变量原则,开展喷射混凝... 详细信息

为解决山岭隧道施工现场岩碴大量堆积,造成资源浪费、环境破坏等问题,以西南地区某高原隧道工程为依托,研究岩碴部分替代喷射混凝土中粗骨料的可行性和实用性。基于确定的基准试验组喷射混凝土的配合比,通过唯一变量原则,开展喷射混凝土中粗骨料岩碴替代率分别为10%、15%、20%、25%、30%、35%的室内试验,主要包括喷射混凝土的坍落度、黏聚性、保水性、抗压强度、抗折强度等室内试验。另外,在依托工程现场开展不同岩碴替代率的混凝土试喷工作和实体强度的大板试验。基于室内及现场试验结果,得到喷射混凝土中粗骨料的岩碴最大替代率应控制在30%以下,现场试验段隧道拱顶和边墙的喷射混凝土回弹率均满足规范要求;通过大板试验,进一步验证了岩碴对粗骨料的最大替代率应控制在30%以下的使用要求。

关键词：岩碴喷射混凝土粗骨料替代率

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异步电机直接转矩控制理论和技术的研究

异步电机直接转矩控制理论和技术的研究

作者：孙振川山东大学

学位级别：硕士

直接转矩控制技术在电力机车牵引、汽车工业以及家用电器等工业控制领域得到了广泛的应用。在运动控制系统中,直接转矩控制作为一种新型的交流调速技术,其控制思想新颖、控制结构简单、控制手段直接、转矩响应迅速,正在运动控制领域中... 详细信息

直接转矩控制技术在电力机车牵引、汽车工业以及家用电器等工业控制领域得到了广泛的应用。在运动控制系统中,直接转矩控制作为一种新型的交流调速技术,其控制思想新颖、控制结构简单、控制手段直接、转矩响应迅速,正在运动控制领域中发挥着巨大的作用。虽然直接转矩控制的优势是矢量控制所不能实现的,但是直接转矩控制依然存在一系列不能忽视的问题。直接转矩控制采用两点式转矩和磁链滞环控制器,使转矩和磁链被控制在给定值的一定范围以内,这种控制方法不可避免地带来电机输出转矩脉动过大和逆变器开关频率不恒定等问题。直接转矩控制采用定子磁链定向,只用便于测量的定子电阻来估计定子磁链,这样在低速运行时会带来磁链估计的误差。虽然在全速范围内估计定子磁链运用低速时采用的电流-转速模型和高速时采用的电压-电流模型的合成模型,即电压-转速模型,然而两种模型的平滑切换又是一个新的问题。直接转矩控制在基频以下调速的理论和应用已经实现,在基频以上的弱磁调速范围内的理论和应用还需要进一步的研究。为了解决这些问题,本文针对异步电动机在两相静止坐标系下的数学模型,对传统直接转矩控制系统和两种改进的直接转矩控制系统进行了研究。在传统直接转矩控制系统中,详细讨论了定子磁链估计的三种基本模型,设计了定子磁链估计的加权模型,使电机在全速运行的范围内都能够得到准确的定子磁链。针对转矩脉动过大和逆变器开关频率不恒定的问题,本文设计了两种改进的直接转矩控制系统。在基于占空比控制的直接转矩控制系统中,通过对一个采样周期内非零电压矢量作用时间占采样周期的占空比的优化,解决了转矩脉动过大的问题;在一个采样周期内,从非零电压矢量到零电压矢量的转换只有一次,实现了开关频率的恒定。在基于滑模变结构的直接转矩控制系统中,本文设计了转矩和磁链滑模变结构控制器代替传统直接转矩控制系统中的转矩和磁链滞环控制器;运用空间矢量脉宽调制技术,实现了开关频率的恒定。本文把传统直接转矩控制系统和两种改进的直接转矩控制系统扩展到基频以上的弱磁范围内的异步电动机调速系统中,对其进行了相关研究。为了验证上述各种控制系统的正确性和有效性,本文采用Matlab/Simulink仿真软件对其进行了仿真验证。针对传统直接转矩控制系统,对定子磁链估计的加权模型进行了仿真验证。仿真结果表明所设计的定子磁链的加权模型能够在电机运行的全速范围内准确地估计定子磁链。针对基于占空比控制的直接转矩控制系统和基于滑模变结构的直接转矩控制系统,本文分别对负载转矩有扰动和无扰动、给定转速为恒定值和不为恒定值四种情况进行了仿真验证,并分别和传统直接转矩控制系统的仿真结果进行了对比。仿真结果表明,两种改进的直接转矩控制系统均能有效的减小转矩脉动和转速的稳态误差。针对电机运行在基频以上的弱磁调速情形,本文运用三种不同的直接转矩控制方法分别进行了仿真验证。仿真结果表明,两种改进的直接转矩控制系统在弱磁调速范围内依然优于传统直接转矩控制系统,依然能够减小转矩脉动和转速的稳态误差。

关键词：异步电动机直接转矩控制占空比滑模控制

异步电动机直接转矩控制转矩脉动最小化方法研究

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微电机 2011年第9期44卷 53-57页

作者：孙振川枣庄学院物理与电子工程系山东枣庄277160

为了解决直接转矩控制中转矩脉动过大、开关频率不固定等问题,文中提出了一种新的基于占空比控制的异步电动机直接转矩控制方案。占空比控制技术通过在每个采样周期中插入零电压矢量来减小转矩的波动。本文提出了一种新的计算转矩上升... 详细信息

为了解决直接转矩控制中转矩脉动过大、开关频率不固定等问题,文中提出了一种新的基于占空比控制的异步电动机直接转矩控制方案。占空比控制技术通过在每个采样周期中插入零电压矢量来减小转矩的波动。本文提出了一种新的计算转矩上升和下降斜率的方法,求解出了占空比的计算公式。最后,对所提出的直接转矩控制算法进行了仿真。仿真结果表明,该方案可以大大减小输出转矩的波动。通过设定固定的采样周期,可以使逆变器的开关频率保持恒定,从而大大改善了调速系统的静、动态性能。

关键词：直接转矩控制异步电动机占空比控制

基于多个隧道掘进机工程数据回归分析的滚刀磨损评价方法

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中国机械工程 2021年第11期32卷 1370-1376页

作者：杨延栋孙振川张兵闫长斌盾构及掘进技术国家重点实验室郑州450001 中铁隧道局集团有限公司广州511458 郑州大学土木工程学院郑州450001

为了评价不同隧道工程围岩对隧道掘进机(TBM)滚刀磨损的影响,解决滚刀磨耗难以准确预测的问题,基于北疆供水二期、吉林引松供水、陕西引汉济渭、大瑞铁路高黎贡山、深圳地铁10号线等多个隧道(洞)工程TMB滚刀磨损数据,选取岩石单轴抗压... 详细信息

为了评价不同隧道工程围岩对隧道掘进机(TBM)滚刀磨损的影响,解决滚刀磨耗难以准确预测的问题,基于北疆供水二期、吉林引松供水、陕西引汉济渭、大瑞铁路高黎贡山、深圳地铁10号线等多个隧道(洞)工程TMB滚刀磨损数据,选取岩石单轴抗压强度、岩石等效石英含量、岩石磨蚀性指标、岩体完整性指标、滚刀破岩体积磨损速率等参数进行数据回归分析。结果表明:岩石磨蚀性指标与单轴抗压强度和等效石英含量的乘积成对数函数关系,滚刀破岩体积磨损速率与岩体完整性系数和岩石磨蚀性指标的乘积成指数函数关系,滚刀刀圈寿命与岩体完整性系数和岩石磨蚀性指标的乘积成负指数函数关系。并并在此基础上,建立了岩石磨蚀性和滚刀磨损性的分级评价准则。

关键词：隧道掘进机滚刀磨损评价方法工程数据回归分析

卷绕纤维人工肌肉驱动的面向空间非合作目标抓捕机构设计

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卷绕纤维人工肌肉驱动的面向空间非合作目标抓捕机构设计

作者：孙振川上海交通大学

学位级别：硕士

空间抓捕是随着太空任务更加复杂化、多样化而日趋迫切发展的机器人相关技术,各航天大国都展开了相关研究。空间抓捕,是针对于航天器,包括卫星、空间站、太空碎片等,实施维修、回收关键部件等任务的先决条件。发展空间抓捕技术,首先要... 详细信息

空间抓捕是随着太空任务更加复杂化、多样化而日趋迫切发展的机器人相关技术,各航天大国都展开了相关研究。空间抓捕,是针对于航天器,包括卫星、空间站、太空碎片等,实施维修、回收关键部件等任务的先决条件。发展空间抓捕技术,首先要解决抓捕机构的设计。抓捕机构是空间机器人实施非合作目标捕获的关键装置。采用卷绕纤维人工肌肉驱动,设计灵巧抓捕机构具有重要的科学意义和应用前景。本文针对非合作目标的形状复杂性、环境特殊性,并考虑到发射成本的因素,提出了一种由卷绕型人工肌肉驱动的具有15个自由度的串并混联三指灵巧抓捕机构的设计方案,具有重量轻、能耗小、成本低、形状适应性好、减震效果佳的优点,以下简称三指抓捕机构。对该三指抓捕机构进行运动学分析,研究了其运动学正反解,并证实了其正确性,为实施抓取提供了基础的参考依据,并对手指的工作空间、奇异性、条件数指标进行分析,为后续的尺寸优化等工作奠定了基础。提出了一种抓捕时的姿态参数优化方案,首先从几何上对相应抓取姿态进行静力学分析,然后根据作为驱动的人工肌肉需提供的拉力平均值最小或方差最小来选定抓取姿态参数,通过对比分析,证明了该方案的优越性。根据卷绕型人工肌肉的制取条件确定制取设备,提出卷绕纤维人工肌肉的制备工艺流程,并对人工肌肉的失效因素进行分析。通过拉伸试验得出了人工肌肉驱动功率与收缩率的对应关系模型,进而建立了基于末端位姿测量的灵巧抓捕机构闭环控制方法,实现了卷绕纤维人工肌肉驱动三指抓捕机构的闭环伺服控制。通过抓取卫星AKE喷管模型试验验证了该三指抓捕机构抓取的可行性。

关键词：非合作目标串并混联抓捕机构卷绕纤维人工肌肉

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异步电动机滑模变结构直接转矩控制

煤炭技术 2012年第5期31卷 35-37页

作者：孙振川枣庄学院机电工程学院山东枣庄277160

为了解决直接转矩控制中转矩脉动过大的问题,文中提出了一种新的基于滑模变结构的异步电动机直接转矩控制方案。这种控制方案采用磁链和转矩两个滑模控制器取代传统直接转矩控制中的滞环控制器减小转矩脉动,从而获得高性能的异步电动机... 详细信息

为了解决直接转矩控制中转矩脉动过大的问题,文中提出了一种新的基于滑模变结构的异步电动机直接转矩控制方案。这种控制方案采用磁链和转矩两个滑模控制器取代传统直接转矩控制中的滞环控制器减小转矩脉动,从而获得高性能的异步电动机调速系统。仿真结果表明,与传统控制方案相比,该方案可以在较大的转矩范围内减小转矩脉动,同时转速的稳态误差更小。从而大大改善了调速系统的静、动态性能。

关键词：直接转矩控制异步电动机滑模变结构控制

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慢性胃炎治疗浅识

陕西中医 2008年第9期29卷 1265-1266页

作者：孙振川陕西省铜川市中医医院

1 探求病因慢性胃炎发病原因较为复杂,但临床所见,即为外内两因.外因为饮食不节,或嗜食辛辣过度,或贪凉饮冷或饥饱失常.

关键词：慢性胃炎胃阴不足胃阴虚