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基于双分支边缘卷积融合网络的红外与可见光图像融合方法

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光子学报 2024年第8期53卷 287-298页

作者：张鸿德冯鑫杨杰铭邱国航重庆工商大学机械工程学院智能装备绿色设计与制造重庆市重点实验室重庆400067

提出一种基于双分支边缘卷积融合网络的红外与可见光图像融合方法。首先,提出一种改进的双分支边缘卷积结构,将图像包含的信息分解为公共信息和模态信息,并于每个分支引入边缘卷积块,更好的提取深度特征;然后在融合层引入卷积注意力模... 详细信息

提出一种基于双分支边缘卷积融合网络的红外与可见光图像融合方法。首先,提出一种改进的双分支边缘卷积结构,将图像包含的信息分解为公共信息和模态信息,并于每个分支引入边缘卷积块,更好的提取深度特征;然后在融合层引入卷积注意力模块对模态特征进行增强;最后基于所本文编解码网络特点,提出一种重建损失结合融合损失的损失函数。经过大量的消融性实验和对比实验表明,本文方法能够很好的保留原图像中的公共信息和模态信息,并且相比目前最新的融合方法在主观和客观评价上都具有优秀的综合性能。

关键词：红外与可见光图像融合双分支边缘卷积融合网络深度学习边缘卷积块卷积注意力

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基于机器学习的航天器规避目标威胁博弈决策

航空学报 2024年第8期45卷 244-259页

作者：张鸿林罗建军马卫华西北工业大学航天学院西安710072 航天飞行动力学技术重点实验室西安710072

针对航天器规避空间目标抵近威胁的决策问题,提出了一种智能决策框架和基于深度强化学习的自主决策方法。考虑到空间目标的机动特性和威胁规避的博弈性,基于感知-判断-决策-执行(OODA)环决策思想和机器学习方法,提出了一种航天器威胁规... 详细信息

针对航天器规避空间目标抵近威胁的决策问题,提出了一种智能决策框架和基于深度强化学习的自主决策方法。考虑到空间目标的机动特性和威胁规避的博弈性,基于感知-判断-决策-执行(OODA)环决策思想和机器学习方法,提出了一种航天器威胁规避智能博弈决策框架。基于该框架和对空间目标运动意图的推理,为了使航天器决策控制具备博弈应对能力,设计了基于深度强化学习的航天器机动决策算法和训练环境,实现了对空间目标典型运动意图的规避应对;进一步地,采用自我博弈学习训练提升航天器自主机动决策算法的泛化性和应对目标不确定机动的适应能力。最后,通过算例仿真及分析,验证了所提方法的有效性。

关键词：航天器机动智能决策威胁规避 OODA环深度强化学习

基于全局自适应宽度注意力改进的Transformer

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计算机应用与软件 2024年第7期41卷 145-149页

作者：曾庆威张建张鸿昌谭雨阳沈文枫上海大学上海210000

Transformer在自然语言处理中运用广泛,但存在文本长度过长带来的输入信息被切割、显存占用太大的问题,已有的解决方法是让模型动态决定每层注意力宽度,可以在控制计算量和显存开销的前提下关联最优序列长度,但存在每层最优的注意力宽... 详细信息

Transformer在自然语言处理中运用广泛,但存在文本长度过长带来的输入信息被切割、显存占用太大的问题,已有的解决方法是让模型动态决定每层注意力宽度,可以在控制计算量和显存开销的前提下关联最优序列长度,但存在每层最优的注意力宽度并不能达到模型最优注意力宽度的缺点。为此,提出一种全层自适应宽度注意力模型(GAA)。让每层的注意力范围和全局关联,实现模型全局注意力范围最优,还将模型的前馈层修改为带门控单元的前馈层(FFN_(GLU))。在数据集enwiki8和text-8上的验证表明,该方法仅使用25%的训练计算成本,即可达到比基线更好的性能。

关键词： Transformer 全局自适应宽度注意力 FFN_(GLU)

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基于高斯过程的低矮建筑风压时程重构与预测

基于高斯过程的低矮建筑风压时程重构与预测

作者：张鸿昊广州大学

学位级别：硕士

风洞试验是获取建筑表面风压分布的重要手段之一,但试验中常因传感器故障、测压点脱落等问题导致风压数据缺失,且由于缩尺模型的面积限制,有限数量的测压点无法获得风压场的高分辨率信息。建筑屋面迎风边角区域长期处于风致负压状态下,... 详细信息

风洞试验是获取建筑表面风压分布的重要手段之一,但试验中常因传感器故障、测压点脱落等问题导致风压数据缺失,且由于缩尺模型的面积限制,有限数量的测压点无法获得风压场的高分辨率信息。建筑屋面迎风边角区域长期处于风致负压状态下,容易发生结构破坏,但已有工作较少专门研究迎风边角区域的风压重构与预测问题。本文引入稀疏高斯过程(Sparse Gaussian Process,SGP)和多核高斯过程(Multi-Kernel Gaussian Process,MKGP)模型,基于National Institute of Standards and Technology-University of West Ontaria(NIST-UWO)和Tokyo Polytechnic University(TPU)空气动力学数据库中的双坡低矮建筑数据集,建立了边角区域测点数据缺失的风压时程重构与预测模型,并对预测结果进行了详细分析。本文的主要研究工作如下:(1)针对风压数据部分缺失问题,计算了待预测点与相邻点的时域相关性,采用不同相关性测点数据来训练模型,表明采用高相关性数据可以明显提高预测精度;训练测点数量的增加有助于提高精度,但影响程度随相关性降低而减小。由于SGP算法在小样本的学习能力强大,即使训练数据量仅为总样本长度的0.1%、1%、10%,SGP模型得到的相关系数仍基本大于0.90、相对均方根误差小于7%。(2)为了验证SGP模型对真实试验数据噪声的鲁棒性,在风压数据中增加信噪比分别为0.1d B、1d B和10d B的高斯白噪声,噪声降低了预测点和训练点的空间相关性、增加了预测难度,但对SGP预测精度无明显影响。(3)对于测点风压数据完全缺失的情况,研究了不同风向、檐高的训练对预测精度的影响,即通过训练270°～360°中任一风向来预测325°,训练12ft、18ft、24ft和40ft中任一檐高来预测32ft。研究发现,风向/檐高的间距增加会明显降低预测精度,紧邻风向/檐高的训练可使预测相关系数达到0.98,由时程得到的风压均值和标准差的相对误差基本小于2%。(4)上述数据完全缺失情况仅表示在某些风向/檐高下目标测点未测到数据,仍需布置测点来获得训练风向/檐高下的风压数据,而对于因模型尺寸或同步测压能力有限而未布置测点的位置,本文引入多核高斯过程(Multi-Kernel Gaussian Process,MKGP)模型,并通过贝叶斯优化(Bayesian Optimization,BO)来获得最优模型超参数组合,建立了BO-MKGP风压预测模型。选取0°、45°、90°中任一风向,考虑不同的训练点占比(58.3%、50%、75%)设置三种不同的测点布置方案,以测点二维坐标作为模型输入,分别以风压系数的均值、标准差、最值、偏度、峰度和瞬时值作为模型输出。(5)三种布置方案下,风向角为0°和90°时风压均值的预测结果相关性均超过0.99,风向角为45°时相关性基本超过0.9,BO-MKGP模型的预测精度高于文献采用的GPR模型。风压系数标准差的预测精度略低于风压均值,而风压最值、偏度、峰度的预测结果相关性也接近0.9。在瞬时风压预测中,对应每个时刻建立一个BO-MKGP模型,获得了三种测点布置方案下未知点的风压时程。不同方案下典型测点的预测时程相关系数超过0.8,相对均方根误差基本低于10%。BO-MKGP模型的训练集相关系数超过0.99,而GPR模型仅为0.93～0.99,因此BO-MKGP模型对于风压时程的预测结果高于GPR模型。

关键词：低矮建筑风压时程预测 SGP模型 BO-MKGP模型贝叶斯优化

基于Si工艺的宽带高精度可变增益放大器的研究与设计

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基于Si工艺的宽带高精度可变增益放大器的研究与设计

作者：张鸿祥电子科技大学

学位级别：硕士

基于高倍过采样与加窗插值FFT的电力谐波分析

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电力系统保护与控制 2024年第5期52卷 105-115页

作者：张鸿博熊军华蔡晓峰华北水利水电大学电气工程学院河南郑州450045 河南工程学院机械工程学院河南郑州451191

为提高谐波分析精度,分析了信号加窗引起的信噪比损失以及AD转换产生的量化误差,阐述了过采样技术提高信噪比的原理。在此基础上,提出了基于高倍过采样和加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)的谐波分析方法。该方法充... 详细信息

为提高谐波分析精度,分析了信号加窗引起的信噪比损失以及AD转换产生的量化误差,阐述了过采样技术提高信噪比的原理。在此基础上,提出了基于高倍过采样和加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)的谐波分析方法。该方法充分利用AD转换器的潜力,以尽量高的采样速率进行AD采样,同时通过均值滤波避免高倍过采样引起的采样数据量激增问题。详细研究了所提谐波分析方法对信号中谐波分量幅值和相位的影响,并给出了简洁实用的谐波幅值和相位校正方法。仿真表明,所提方法可在不增加系统成本的前提下改善加窗插值FFT的抗噪声能力,提高谐波分析精度。

关键词：插值FFT 窗函数谐波分析量化误差过采样校正

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数字经济对农民工工资收入的影响

数字经济对农民工工资收入的影响

作者：张鸿益山西财经大学

学位级别：硕士

基于改进型滑模的永磁同步电机无感控制方法研究

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基于改进型滑模的永磁同步电机无感控制方法研究

作者：张鸿铭杭州电子科技大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(PMSM)在新能源电动汽车、机器人和伺服控制系统等领域得到广泛应用,其具有转惯量比大、功率密度高、结构紧凑等显著优势。然而,PMSM系统存在一些挑战,如建模参数不确定性、系统响应时间和集总扰动等问题,这些因素会影响控... 详细信息

永磁同步电机(PMSM)在新能源电动汽车、机器人和伺服控制系统等领域得到广泛应用,其具有转惯量比大、功率密度高、结构紧凑等显著优势。然而,PMSM系统存在一些挑战,如建模参数不确定性、系统响应时间和集总扰动等问题,这些因素会影响控制性能。为了实现对强耦合的非线性PMSM系统的高性能控制,需要采用现代控制理论来解决这些问题。因此,研究具有参数估计,扰动补偿和快速响应的先进控制方式对提升PMSM控制系统的性能和智能化程度具有重大的意义。本文以三相PMSM的电流电压模型和电力电子理论为基础,将三相电流模型进行坐标转换实现解耦,根据PMSM运行时产生的反电动势设计滑模观测器用于估计PMSM的转子位置和速度。依据矢量控制理论,对解耦后的电机交轴进行控制,内环采用比例积分控制器,外环采用以滑模控制器为核心的控制器。对于PMSM系统鲁棒性差以及传统的滑模控制器自身的存在的缺陷,提出将连续型自适应终端滑模控制器作为速度环的控制策略,并设计了连续型自适应快速终端滑模控制器。该控制器基于连续型终端滑模设计,抑制了传统的滑模控制器控制输出不连续导致的抖振现象,其中的自适应率可以依据滑模面变化时动态调整趋近律中的增益项。为了进一步提升系统的抗干扰问题,引入了龙伯格的扰动观测器到连续型自适应终端滑模控制器中作为前馈补偿。此外,为了保证复合控制器的稳定性,我们设计了满足李亚普诺夫稳定性理论的李亚普诺夫函数。该函数能够随着时间的推移而逐渐减小,确保系统稳定。考虑到PMSM系统中滑模观测器在速度估计方面存在缺陷,提出将基于线性项的超扭曲滑模观测器作为速度参数估计的核心策略,设计了基于线性项的超扭曲反电动势观测器,通过线性项提升观测器的收敛精度、动态响应和抗扰动能力,通过反电动势与转子速度的关系得到转子估计速度并用于速度环,实现在中高速阶段的PMSM无位置传感器的控制策略。为了验证本文算法有效性,在MATLAB/Simulink上对传统算法和所提出的算法进行仿真,搭建PMSM无感控制实验系统,依据实验数据结果,证明了本文设计的改进型控制器与观测器在动态和稳态性能上均具备了优越性,相比传统的算法,本文提出的控制策略在不同负载下均体现了强抗干扰能力,对于电机运行在中高速阶段转子的速度估计的准确性有很大的提升。

关键词：永磁同步电机无传感器控制超扭曲算法连续快速终端滑模自适应律控制扰动观测器

钢桥面板-高性能混凝土组合铺装结构界面试验研究

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钢桥面板-高性能混凝土组合铺装结构界面试验研究

作者：张鸿鹄重庆交通大学

学位级别：硕士

正交异性钢桥面板因其自重轻、承载力强等优点,成为大跨度桥梁桥面结构的首选。然而,该结构在使用过程中,存在弯拉两种受力状态,常导致钢桥面板疲劳开裂和桥面铺装层易损两大难题。本文采用试验研究和数值计算相结合的方法,针对大流态... 详细信息

正交异性钢桥面板因其自重轻、承载力强等优点,成为大跨度桥梁桥面结构的首选。然而,该结构在使用过程中,存在弯拉两种受力状态,常导致钢桥面板疲劳开裂和桥面铺装层易损两大难题。本文采用试验研究和数值计算相结合的方法,针对大流态高韧性混凝土(High Flow High Toughness Concrete,HFHTC)和钢的组合界面抗剪性能进行了静力和疲劳试验研究,对该组合结构的工程应用提供依据。论文通过材料试验,研究了HFHTC的基本性能,全面了考察两种界面粘结剂的抗剪性能、抗弯拉强度和断裂能;随后,利用钢-HFHTC试件的静力推出试验分析了三种不同的连接类型(栓钉、粘结、栓钉+粘结)的抗剪性能,同时运用ANSYS有限元软件对推出试验过程进行模拟,以对比研究粘结层强度变化对承载能力的影响;最后,针对三种界面连接类型,开展了推出试件的疲劳试验研究。得出如下主要研究结论:(1)通过两种界面粘结剂的抗剪强度、抗弯拉强度和断裂能试验研究,发现界面粘结的方式可以有效改善钢—混界面的性能,进而实现了混凝土及其与钢板之间的强联结,其界面弯拉强度达到5.6MPa,大于普通混凝土的弯拉强度。(2)针对三种不同的连接类型(栓钉、粘结、栓钉+粘结)进行了钢-HFHTC结构的静力推出试验。结果表明,粘结型试件平均极限承载力680k N,栓钉+粘结型试件的平均极限承载力为720k N,两者均显著高于13mm直径栓钉的承载力474.5k N。栓钉+粘结型和粘结型推出试件在加载过程中一直保持弹性工作状态,未产生滑移,表明粘结层能有效传递荷载,构件始终保持联结状态,整体受力更均匀,栓钉型连接构件在加载初期具有一定的自然黏结,但是其后期带裂缝工作,可见界面粘结层能进一步增强混凝土和钢的结合性能,充分发挥钢-混组合结构的优势。(3)运用ANSYS软件,分析研究了三种连接类型的抗剪承载力,并与试验结果进行了比对,表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,粘结层的存在可以增大连接件的承载力和刚度;粘结层对构件的应力分布有重要影响,能显著降低栓钉的应力,改善应力分布;随着粘结层抗剪强度的增加,试件的承载力显著提高。(4)三种连接类型的疲劳试验结果表明:栓钉型试件在96k N荷载幅下等效疲劳寿命最小值16.54万次,最大值56.51万次;粘结型试件在96k N荷载幅下的疲劳寿命最小值307.05万次,最大值7711.07万次;栓钉+粘结型试件在96k N荷载幅下,试件未损坏,其等效疲劳寿命超过1.2亿次。栓钉+粘结型试件的疲劳寿命超过其它两种连接类型,凸显了粘结层与栓钉协同作用对疲劳寿命提升效果。

关键词：钢-HFHTC粘结组合铺装结构推出试验数值模拟疲劳试验