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基于传递熵与JS-BP神经网络的锂离子电池容量预测模型

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中国电力 2024年

作者：吴小忠肖立华童超夏向阳袁翎甘星江志文黄湘源长沙理工大学电气与信息工程学院南京南瑞继保工程技术有限公司国网湖南省电力有限公司

实现储能系统安全运行，对锂离子电池可用容量的准确预测非常关键。通过对储能电池相关参数进行信息熵分析，筛选出对于电池可用容量具有显著影响的健康因子，将信息熵筛选出的健康因子与JS-BP神经网络相结合，建立电池可用容量预测模... 详细信息

实现储能系统安全运行，对锂离子电池可用容量的准确预测非常关键。通过对储能电池相关参数进行信息熵分析，筛选出对于电池可用容量具有显著影响的健康因子，将信息熵筛选出的健康因子与JS-BP神经网络相结合，建立电池可用容量预测模型。基于NASA公开的相关老化数据集与电池老化实验平台的老化数据展开综合分析，其结果表明所提模型具有较高的电池容量预测精度，误差指标MAE、RMSE均处于较低水平，验证了该模型的准确性。

关键词：传递熵 JS-BP神经网络健康因子可用容量

视觉和本体觉差异化条件下的平衡脑电传递熵网络分析方法

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中国生物医学工程学报 2024年第3期43卷 286-294页

作者：苏巧钻罗志增王哲远杭州电子科技大学自动化学院杭州310018 杭州电子科技大学圣光机联合学院杭州310018

平衡是人体完成各项运动的基础,现有人体平衡能力评估方法多基于外在表现。本研究以平衡中枢神经调节这一内源性角度为切入点,研究静力平衡调节过程的感觉运动皮层整合,分析大脑皮层的激活状态,建立静力平衡脑电传递熵网络。设计了视觉... 详细信息

平衡是人体完成各项运动的基础,现有人体平衡能力评估方法多基于外在表现。本研究以平衡中枢神经调节这一内源性角度为切入点,研究静力平衡调节过程的感觉运动皮层整合,分析大脑皮层的激活状态,建立静力平衡脑电传递熵网络。设计了视觉输入和本体觉输入差异化条件下的实验范式,定义了平衡脑电的相位同步化准则,构建突破因果关系双节点分析模型,提出一种以平衡事件为驱动的传递熵网络分析方法。先将节点间的因果关系降级为相关关系,进而将因果关系的研究转移至功能脑区层面,以契合人体平衡协调过程脑区间信息传递的相位同步关系。在20名被试脑电数据的基础上,基于相位同步关系确定平衡事件的中枢神经调节时间段提取平衡脑电多种内源性特征,以网络聚类系数(C),最短路径(E)和最大李雅普诺夫指数(MLE)的特征组合[C,E,MLE],用支持向量机分类。与传统网络特征分类结果对比,平均分类准确率提升了14.66%。传递熵网络分析中补充最大李雅普诺夫后能更充分表达人体平衡调节的内在规律演进过程,提高了人体平衡的分类能力。

关键词：人体平衡评估平衡脑电相位同步传递熵

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传递熵算法研究进展及其应用

生物医学工程学杂志 2022年第3期39卷 612-619页

作者：李天翔(综述) 李双燕(审校) 河北工业大学电气工程学院省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北工业大学电气工程学院河北省电磁场与电器可靠性重点实验室天津300130 河北工业大学天津市生物电工与智能健康重点实验室天津300130

近年来,从神经网络层面探索脑功能整合的相关生理病理机制已经成为神经科学领域研究关注的焦点之一。由于神经信号具有非平稳和非线性的特性,其线性特征不足以充分解释复杂脑功能执行过程中潜在的神经生理活动机制。为克服线性算法无法... 详细信息

近年来,从神经网络层面探索脑功能整合的相关生理病理机制已经成为神经科学领域研究关注的焦点之一。由于神经信号具有非平稳和非线性的特性,其线性特征不足以充分解释复杂脑功能执行过程中潜在的神经生理活动机制。为克服线性算法无法有效分析信号非线性特征的局限性,研究人员提出了传递熵(TE)算法。近年来,随着脑功能网络概念的引入,TE作为非线性时间序列多元分析的有力工具被不断优化。本文先介绍了TE算法的原理以及相关改进算法的研究进展,探讨比较了它们各自的特点,然后总结了TE算法在电生理信号分析领域的应用。最后,结合近几年的研究进展,探讨了TE目前存在的问题,并展望了其未来的发展方向。

关键词：传递熵脑功能网络神经信号分析

基于延时等概率符号化传递熵分析的脑肌耦合双向神经信息传递规律研究

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西安交通大学学报 2023年第10期57卷 30-38页

作者：张凯徐光华李文平江开元田沛源郑小伟韩丞丞张四聪西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054

为了有效揭示脑肌双向神经传递机制,解决传统分析方法存在的计算复杂度高、动态特征提取能力差等问题,面向手部运动过程脑肌电耦合特征提取任务,提出了延时等概率符号化传递熵脑肌电耦合分析方法,计算了脑肌电神经信息传递时延规律,进... 详细信息

为了有效揭示脑肌双向神经传递机制,解决传统分析方法存在的计算复杂度高、动态特征提取能力差等问题,面向手部运动过程脑肌电耦合特征提取任务,提出了延时等概率符号化传递熵脑肌电耦合分析方法,计算了脑肌电神经信息传递时延规律,进行了运动执行过程激活功能区的关联分析,探索了脑肌耦合强度的时序变化规律。通过在线实验表明:人体左右手的脑肌信息传递具有不对称性,且该传递时延约为20~35 ms;运动执行任务中从脑电到肌电(EEG→EMG)过程比肌电到脑电(EMG→EEG)具有更强的传递熵值。同时,在不同耦合方向下,主动运动任务的脑肌电耦合强度显著高于静息状态。研究不仅对现有的脑肌电耦合分析方法进行了改进,提出了延时等概率符号化传递熵分析方法,同时通过在线实验分析,揭示了手部运动任务下脑肌耦合双向神经信息传递规律,为新的康复方案和康复评价方法提供了理论依据,为神经接口技术的发展提供有力的算法支撑。

关键词：脑肌电耦合神经传递传递熵符号化神经接口

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基于传递熵密度聚类的用户窃电识别方法

中国电机工程学报 2022年第20期42卷 7535-7545页

作者：刘康李彬薛阳杨艺宁徐英辉刘爱国苏盛长沙理工大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410114 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国网宁夏电力有限公司宁东供电公司宁夏回族自治区宁武市751401

在配电线路/台区中,接入用户的用电量与线损电量间存在因果关系,正常用户电量变化对线损电量的影响有限,而窃电用户的用电量对线损电量的影响异于正常用户。传递熵能衡量变量间的信息传递,是评价因果性的重要指标。该文提出基于传递熵... 详细信息

在配电线路/台区中,接入用户的用电量与线损电量间存在因果关系,正常用户电量变化对线损电量的影响有限,而窃电用户的用电量对线损电量的影响异于正常用户。传递熵能衡量变量间的信息传递,是评价因果性的重要指标。该文提出基于传递熵密度聚类的用户窃电识别方法。首先运用传递熵指向性筛选出对线路/台区线损电量因果关联较强的用户;然后构建其与线损电量的传递熵模型,计算不同时长的用户用电量对线损电量的传递熵值,以衡量其信息传递量;再结合密度聚类算法,将传递熵曲线偏离正常用户类簇的识别为与线损有强因果性的窃电用户。最后,基于已查证的高损台区和长距离配电线路实际数据,验证所提方法的有效性。

关键词：窃电传递熵基于密度的噪声应用空间聚类因果关联线损电量

基于集成学习传递熵的化工过程微小故障检测方法

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化工学报 2023年第7期74卷 2967-2978页

作者：王光单发顺钱禹丞焦建芳华北电力大学自动化系河北保定071003

传统的多元统计分析方法直接对过程数据的均值和方差进行故障分析,但只要监测统计量保持在控制极限所包围的正态区域内,就不能检测出数据分布的变化。针对这一问题,提出一种基于集成学习传递熵的微小故障检测方法。该方法首先利用传递... 详细信息

传统的多元统计分析方法直接对过程数据的均值和方差进行故障分析,但只要监测统计量保持在控制极限所包围的正态区域内,就不能检测出数据分布的变化。针对这一问题,提出一种基于集成学习传递熵的微小故障检测方法。该方法首先利用传递熵提取变量间的信息传递,通过滑动窗口获取传递熵数据集,并根据此数据集求取监测统计量和控制限。然后,利用秩和比法对构建的评价指标进行排序分档,筛选出分档结果良好的传递熵数据集对应的监测统计量。最后,利用集成学习与贝叶斯推理策略相结合的算法对监测结果进行融合,实时检测过程故障。将该方法用于数值例子和连续搅拌反应釜过程的故障检测,并与核主元分析、核独立元分析、加权统计局部核主元分析和加权统计特征核独立元分析进行对比,验证了所提方法具有良好的微小故障检测性能。

关键词：微小故障主元分析传递熵秩和比法集成学习

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融合传递熵的图神经网络农产品期货预测模型

计算机工程与应用 2023年第2期59卷 321-328页

作者：张杰甄柳琳徐硕翟东升北京工业大学经济与管理学院北京100124

针对农产品期货价格波动的非线性及国内外期货产品的联动性特征,考虑到传统神经网络预测模型未能针对多源输入变量间的因果关系进行定量表征,构建融合传递熵的图神经网络预测模型。通过计算传递熵表示节点间的邻接矩阵,作为先验信息识... 详细信息

针对农产品期货价格波动的非线性及国内外期货产品的联动性特征,考虑到传统神经网络预测模型未能针对多源输入变量间的因果关系进行定量表征,构建融合传递熵的图神经网络预测模型。通过计算传递熵表示节点间的邻接矩阵,作为先验信息识别变量间的因果关系;设置多尺寸滤波器的时间卷积模块提取节点特征,用于识别序列时间依赖性;设置图卷积模块实现对节点信息及其邻域信息的传播与特征筛选,最后连接参数,输出最终的预测结果。在大豆期货数据上的实证研究表明,相较于现有的通用预测模型,该模型能够实现最佳的预测效果。

关键词：农产品期货预测图神经网络传递熵多元时间序列

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基于传递熵的复杂网络人体平衡特征分析

中国生物医学工程学报 2022年第2期41卷 159-166页

作者：王哲远罗志增裘晟晨杭州电子科技大学圣光机联合学院杭州310018 杭州电子科技大学自动化学院智能控制与机器人研究所杭州310018 浙江大学医学院附属第四医院浙江金华32000

为克服人体平衡能力医学评估方法中的主观性缺陷,提出一种基于相位同步数据筛选和传递熵脑网络特征的人体平衡能力评估算法;采集20名被试在本体觉与视觉分别被阻断的4种范式下共1 200 min的EEG平衡数据;基于人体平衡生理机制,利用相位... 详细信息

为克服人体平衡能力医学评估方法中的主观性缺陷,提出一种基于相位同步数据筛选和传递熵脑网络特征的人体平衡能力评估算法;采集20名被试在本体觉与视觉分别被阻断的4种范式下共1 200 min的EEG平衡数据;基于人体平衡生理机制,利用相位同步特性计算每段数据间的锁相值,并按照调节指标筛选出有效数据段,经过数据筛选后得到859段有效数据,每段长度在50~2 000 ms。利用该数据构建基于传递熵的脑功能网络连接模型,并定义了一种能够同步反映人体平衡信息接收与运动感觉协同处理的特征系数。在同一批次的实验数据中进行10折交叉验证。结果发现,新特征的加入将4类范式的整体分类准确率提高到73.63%,高于其他脑功能网络特征(56.23%)和足底压力中心(COP)特征(67.90%)。根据同步性分析结果推断视觉系统在人体平衡调节中占据主要作用;人体平衡协调新特征的应用可使平衡分类结果准确性有效提高。

关键词：平衡能力评估脑电信号相位同步传递熵平衡调节协同系数

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基于传递熵的穿管堤防结构振动传递路径分析

水力发电学报 2023年第10期42卷 96-104页

作者：张建伟邢帅江琦叶合欣华北水利水电大学水利学院郑州450046 广东省水利水电技术中心广州510635

穿管堤防工程结构复杂,运行过程中“水流-管道-堤防”三位一体的耦合振动,加之多源激励导致的噪声干扰,加大了穿管堤防结构振动传递路径识别难度。针对此问题,以广东省北江大堤穿堤管道工程为研究对象,联合传递熵理论和VMD-SVD降噪方法... 详细信息

穿管堤防工程结构复杂,运行过程中“水流-管道-堤防”三位一体的耦合振动,加之多源激励导致的噪声干扰,加大了穿管堤防结构振动传递路径识别难度。针对此问题,以广东省北江大堤穿堤管道工程为研究对象,联合传递熵理论和VMD-SVD降噪方法,实现穿管堤防结构振动路径分析。首先进行振源分析,在借助于仿真信号确定传递熵方法有效性后,采用VMD-SVD联合滤波方法对振动测试信号分离的每一个IMF自适应定阶,滤除振动噪声;最后基于传递熵理论对穿管堤防结构振动传递路径进行识别,同时借助于信息传递率定量验证传递熵识别路径的有效性。结果表明:不规则振动是以泵站机组为起始点,沿管轴线逐步向外传递,对于穿堤管段,管道的振动能量有42.4%传递至上部覆土层,仅有37.6%的振动能量继续沿管轴线向下传递。相关研究成果有助于寻找穿管堤防振动传递关键节点,为穿管堤防工程运行管理提供相应参考。

关键词：穿管堤防传递熵信息传递率传递路径