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面向锂电池少量循环的二维支持域直推式健康状态预测

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掩码表征迁移策略下的锂电池变工况健康状态预测

控制理论与应用 2024年第3期41卷 474-483页

作者：王一航冯良骏赵春晖浙江大学控制科学与工程学院浙江杭州 310027

锂离子电池的健康状态(SOH)是反映电池老化程度的关键指标,但由于电池老化的非线性和不确定性使得SOH难以精确估计,并且受到电池数据收集的高时间成本和容量再生现象的影响,传统的数据驱动方法在历史充放电循环数较少时效果较差.针对上... 详细信息

锂离子电池的健康状态(SOH)是反映电池老化程度的关键指标,但由于电池老化的非线性和不确定性使得SOH难以精确估计,并且受到电池数据收集的高时间成本和容量再生现象的影响,传统的数据驱动方法在历史充放电循环数较少时效果较差.针对上述问题,本文创新性地提出了一种二维支持域直推式学习(2D-RoSTL)建模思路,建立了数据由粗到细的精准划分方法,用于少量充放电循环下的SOH预测.一方面,考虑同型号多块电池的批次特性,利用历史数据和批次数据构造二维支持域扩充模型信息来源,提供了粗范围的大量可供选择的样本;另一方面,首次尝试以直推式学习的方式解决SOH预测的任务,利用离线和在线样本特征空间的信息,对每个样本进行细致划分,提升少量充放电循环情况下模型的预测可靠性.基于NASA的公开数据集,所提出的二维支持域直推式建模方法在4个电池上的预测误差均小于1.56％,实现了对锂电池充放电历史初期及再生点的精确预测.

关键词：锂电池健康状态少量充放电循环二维支持域直推式学习

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控制理论与应用 2024年第8期41卷 1377-1385页

作者：王一航陈旭沈萌赵春晖浙江大学控制科学与工程学院

锂电池健康状态(SOH)预测可以对电池老化程度进行评估.由于电池工作状况的差异,锂电池训练数据(源域)和在线应用数据(目标域)具有不同的分布,而迁移学习是解决上述问题的有效方法.然而,一方面,传统迁移学习方法需要大量源域数据标签,而... 详细信息

锂电池健康状态(SOH)预测可以对电池老化程度进行评估.由于电池工作状况的差异,锂电池训练数据(源域)和在线应用数据(目标域)具有不同的分布,而迁移学习是解决上述问题的有效方法.然而,一方面,传统迁移学习方法需要大量源域数据标签,而SOH测量困难,难以提供充足标签;另一方面,这些方法无法充分利用已有的专家知识.基于此,本文创新性地提出了一种掩码表征迁移策略(MFTS),实现了源域无标签场景下的变工况锂电池SOH预测.首先,设计了一种掩码自监督框架,其可以在无标签的情况下实现自动特征提取来表征源域数据.其次,提出了一种专家知识模块,引导所提特征逼近专家特征,从而实现了专家知识的融入.最后,提出了一种双学习率的方法对特征提取和SOH预测网络进行同步变速训练,在迁移源域知识的同时实现了目标域SOH的准确预测.基于NASA的公开数据集,所提出的MFTS模型在6组实验上的预测误差均不大于4.08%.

关键词：锂离子电池健康状态掩码表征迁移策略变工况迁移

来源：博看期刊

从零样本学习理论模型到工业应用——动机、演变与挑战

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控制与决策 2024年第9期39卷 2833-2857页

作者：赵健程冯良骏岳嘉祺张堡霖赵春晖付永鹏王福利浙江大学控制科学与工程学院杭州310027 浙江大学工业控制技术全国重点实验室杭州310027 东北大学信息科学与工程学院沈阳110819

随着工业大数据技术的发展,应用于工业对象的有监督方法得到广泛研究.真实数据往往遵循长尾类分布,导致传统有监督模型在实际应用过程中存在模型退化以及模型失效等问题.零样本学习(zero-shot learning,ZSL)技术的提出为这一问题提供了... 详细信息

随着工业大数据技术的发展,应用于工业对象的有监督方法得到广泛研究.真实数据往往遵循长尾类分布,导致传统有监督模型在实际应用过程中存在模型退化以及模型失效等问题.零样本学习(zero-shot learning,ZSL)技术的提出为这一问题提供了一种新的解决思路.零样本学习的目标是使用收集到的已见类别数据训练模型,使得训练好的模型对于收集不到数据的未见类别同样适用.零样本学习通过将故障的文本描述等辅助知识引入到模型中,一定程度上缓解了模型在实际工业场景中对训练数据收集的依赖,提高了模型的泛化性能.然而,目前领域内尚缺乏对零样本学习在工业领域应用的系统梳理与讨论,而工业零样本学习在辅助知识的收集和处理、研究方法、应用场景等方面与其他领域的零样本学习相比也具有独特性.鉴于零样本学习在工业领域潜在的巨大应用价值和未来的发展潜力,系统性梳理和展示了从零样本学习理论模型到工业应用的动机、演变与挑战.首先,回顾零样本学习设定与相关方法的发展脉络,分析零样本学习与其他任务设定之间的关联,并指出本文与前人综述的区别.接下来,回顾工业领域零样本学习的研究现状,介绍典型的工业零样本学习任务和辅助知识,分析工业零样本学习的特征和典型问题,梳理工业领域零样本任务中应用的现有方法.此外,梳理工业零样本任务的基准数据集和开源工作.最后,在现有研究的基础上总结工业零样本任务面临的问题与挑战,并对该领域的研究做出展望.

关键词：零样本学习迁移学习工业人工智能机器学习故障诊断缺陷检测

基于多时相巡检图像的变电设备抗干扰缺陷检测

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控制与决策 2024年第3期39卷 885-892页

作者：王鹏赵春晖周华良苏战涛王晶王文海浙江大学控制科学与工程学院杭州310027 浙江大学NGICS大平台杭州310027 国电南瑞科技股份有限公司南京211106

近年来,变电站中广泛采用机器视觉算法分析多时相巡检图像的差异变化,用于检测各类变电设备缺陷,以确保运行安全.然而,由于拍摄时刻不同,多时相图像间存在天气、光照、季节等各类干扰变化,对变电设备的缺陷检测提出了挑战.对此,提出一... 详细信息

近年来,变电站中广泛采用机器视觉算法分析多时相巡检图像的差异变化,用于检测各类变电设备缺陷,以确保运行安全.然而,由于拍摄时刻不同,多时相图像间存在天气、光照、季节等各类干扰变化,对变电设备的缺陷检测提出了挑战.对此,提出一种基于多时相巡检图像的变电设备抗干扰缺陷检测方法.首先,利用风格迁移模型CycleGAN学习不同风格域之间的映射关系,并基于检测图生成足量存在天气、光照、季节干扰变化的干扰图;其次,基于参考图+检测图+干扰图三元组对三重孪生网络TripleNet进行协同训练,在特征层面提出空间一致性损失以抵抗各类干扰变化,用于提取三者鲁棒的多尺度差异特征;最后,搭建特征聚合网络PANet融合多尺度差异特征,输出多尺度的缺陷检测结果.在实际变电设备多时相巡检图像数据集上进行实验验证,结果表明,所提出方法相较于非孪生网络和一般孪生网络可提升2.09%和0.67%的m AP,且在原始样本与干扰样本上的检测精度更均衡,而且所提出方法可以在提升变电设备缺陷检测模型精度的同时增强模型的抗干扰能力.

关键词：变电站巡检多时相图像抗干扰缺陷检测风格迁移三重孪生网络空间一致性约束

面向少样本故障诊断的知识自监督深度表征学习方法

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控制与决策 2024年第10期39卷 3357-3365页

作者：姚家琪宋鹏宇沈萌赵春晖王文海浙江大学控制科学与工程学院杭州310027 深圳职业技术学院智能科学与工程研究院广东深圳518055

目前机器学习技术已被广泛应用于工业智能故障诊断中,但其成功应用的前提条件是能够获取到充足的含标签故障数据以对机器学习模型进行训练.实际工业场景中,设备常运行于正常状态,故障数据的获取与标注成本巨大,无法达到模型训练的需求.... 详细信息

目前机器学习技术已被广泛应用于工业智能故障诊断中,但其成功应用的前提条件是能够获取到充足的含标签故障数据以对机器学习模型进行训练.实际工业场景中,设备常运行于正常状态,故障数据的获取与标注成本巨大,无法达到模型训练的需求.现有少样本诊断方法通常依赖于额外的有标签数据,无法克服工业场景下的数据采集与标注局限.对此,挖掘关键时序依赖特征以及专家先验知识与故障诊断任务之间的内在关联,提出一种知识自监督深度表征学习方法以实现少样本故障诊断.该方法设计了一个掩码信号重构与先验特征预测多任务联合的模型预训练策略,利用与目标设备类似设备积累的海量历史无标签数据对工业智能故障诊断模型中的特征提取器模型进行预训练,使得模型在无需额外标注数据的前提下,提取具有专家先验知识引导的时序变化模式,从而获取高泛化故障表征能力.通过上述基于知识自监督表征的预训练方法,在诊断过程中仅需利用目标设备的少量有标签故障样本对模型的全局参数进行微调,从而克服模型对有标签样本的依赖性难题.最后,通过一个跨数据集的故障诊断实验来模拟跨设备的少样本故障诊断场景,验证所提出方法在少样本场景下的有效性.

关键词：少样本学习故障诊断自监督学习表征学习

基于声发射信号特征提取技术的滑动轴承故障诊断

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汽轮机技术 2024年第1期66卷 1-6,28,52页

作者：刘新香顾煜炯马吉伟赵子泰赵春晖华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心北京102206

滑动轴承是汽轮机中的一个重要支撑部件,保持滑动轴承的正常工作,能减少设备工作损失以及维修的成本,因此,对滑动轴承进行实时监测以及故障诊断是有必要的。声发射技术作为一项动态无损检测方法,对信号反应更敏感,可以对设备进行持续监... 详细信息

滑动轴承是汽轮机中的一个重要支撑部件,保持滑动轴承的正常工作,能减少设备工作损失以及维修的成本,因此,对滑动轴承进行实时监测以及故障诊断是有必要的。声发射技术作为一项动态无损检测方法,对信号反应更敏感,可以对设备进行持续监测,很适合用来对设备进行实时监测以及故障诊断。从声发射信号的产生机理出发,通过分析证明了声发射信号能量变化可以表示出轴承的摩擦状态,然后构筑了3个新的特征参数,来对声发射信号进行分析,并通过试验证明了其可以反应出当时的摩擦状态,而且比传统的特征参数要更加灵敏。

关键词：声发射信号滑动轴承特征信号提取故障检测

MDT理念下以“一站式”多学科诊治为目标的临床实习教学应用

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教育教学论坛 2024年第6期 145-148页

作者：李炯李午丽赵春晖安徽医科大学口腔医学院安徽合肥230032

在高素质口腔医学人才培养要求下,探讨MDT理念下以“一站式”多学科诊治为目标在临床本科生实习教学中的应用。与传统教学模式相比,分析学生在临床综合能力、学习兴趣、文献检索能力、知识理解和记忆等方面的改变。结合“以提升临床能... 详细信息

在高素质口腔医学人才培养要求下,探讨MDT理念下以“一站式”多学科诊治为目标在临床本科生实习教学中的应用。与传统教学模式相比,分析学生在临床综合能力、学习兴趣、文献检索能力、知识理解和记忆等方面的改变。结合“以提升临床能力为导向的互联网+模块教学法”及“标准化病人的教学考核模式”,强化了实习生的临床基本技能和临床思维能力,调动了其主动学习的积极性,奠定了学生成为具有职业胜任能力口腔医师的基础,进一步推动实习生向临床医生的转变,为优化临床实习效果提供了新思路。

关键词： MDT 一站式多学科综合科临床实习

Insight into the Role of Isolated Gold Atoms-Ceria Conjunction in Catalyzing the Water-Gas Shift Reaction

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Chinese Journal of Chemistry 2024年第6期42卷 636-644页

作者： Xin-Pu Fu hui-zhao Wei-Wei Wang chun-Jiang Jia Key Laboratory for Colloid and Interface Chemistry Key Laboratory of Special Aggregated MaterialsSchool of Chemistry and Chemical EngineeringShandong UniversityJinanShandong250100 China

As the promising catalysts for the water-gas shift(WGS)reaction,the activity of Au-CeO_(2) composites is susceptible to the aggregation size and electronic state of Au *** reports were extensively focused on the discrepancy between nonmetallic Au and metallic Au nanoparticles,whereas the understanding of the authentic role of the isolated Au atoms was ***,we investigated the catalytic behavior and structural information over two types of Au/CeO_(2) catalysts,in which the predominant conjunctions were isolated Au1-CeO_(2) and Aun-CeO_(2),*** on comprehensive characterizations,particularly by in-situ Raman and in-situ DRIFTS,we found that the isolated Au atoms were responsible for enhancing the reducibility of the CeO_(2) *** CO adsorption ability on the isolated Au sites was significantly inferior to clustered Au atoms,especially at relatively high temperatures(>200°C).As a result,the boosted O vacancy on the isolated Au1-CeO_(2) conjunctions could improve the H2O activation ability for the Au-CeO_(2) catalysts and demonstrate a comparable activity to the clustered Aun-CeO_(2) *** work might deepen understanding of the catalytic function for the isolated Au1 site within Au/CeO_(2) systems while catalyzing the WGS reaction.

关键词： Isolated Au atoms Ceria-based catalysts Water-gas shift reaction Defect Adsorption

Electrocatalytic Performance of Carbon Layer and Spherical Carbon/Carbon Cloth Composites Towards Hydrogen Evolution from the Direct Electrolysis of Bunsen Reaction Product

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Chemical Research in Chinese Universities 2024年第1期40卷 109-118页

作者： ZHANG Wanjia GUO Tingyu LIU Yanhua ZHANG Xuewei ZOU Bo zhao chun SUO hui WANG hui zhao Xu College of Chemistry Jilin UniversityChangchun130012P.R.China State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics College of Electronic Science and EngineeringJilin UniversityChangchun130012P.R.China Department of Chemical and Biological Engineering University of SaskatchewanSaskatoonSKS7N 5A9Canada

A composite material comprising a carbon layer and spherical carbon/carbon cloth(C-SC/CC)was fabricated using a hydrothermal-pyrolysis method,employing carbon cloth as the substrate and glucose as the carbon *** C-SC/CC electrode was evaluated as an electrocatalytic electrode for hydrogen production by electrolysis of Bunsen reaction *** electrode prepared with 4 g of glucose and annealed at 800°C showed excellent electrocatalytic *** requires only a potential of 185 mV(***)to achieve a current density of 10 mA/***,the electrode demonstrated good stability with a 6%loss in current density after 1000 cycles of scanning from 0.2 V to 1.2 *** results indicate the potential of the SC/CC electrode as an efficient and durable electrocatalyst for the electrolysis of H2SO4 and HI.

关键词： Electrolysis of Bunsen reaction product Carbon material Composite material Hydrogen production