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基于改进交替方向乘子法的电-气综合能源系统优化调度

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2797-2809页

作者：罗清局朱继忠华南理工大学电力学院广州510641

在电-气综合能源系统分布式优化调度中,非线性非凸的Weymouth方程给问题求解带来了巨大挑战。一方面,目前许多研究采用二阶锥松弛Weymouth方程,较为复杂;另一方面,主流分布式算法即交替方向乘子法(ADMM)的计算效率并不高。对此,该文提... 详细信息

在电-气综合能源系统分布式优化调度中,非线性非凸的Weymouth方程给问题求解带来了巨大挑战。一方面,目前许多研究采用二阶锥松弛Weymouth方程,较为复杂;另一方面,主流分布式算法即交替方向乘子法(ADMM)的计算效率并不高。对此,该文提出一种精确近似的Weymouth方程线性化模型和多参数规划改进ADMM算法以解决上述两个问题。Weymouth方程线性化模型基于泰勒展开,利用一簇切线松弛Weymouth方程。特别地,增加了惩罚项以收紧松弛间隙,通过变量替换的方法减少切线的数量,并给出了一种有效的切线选取方法。对于多参数规划改进ADMM算法,其通过多参数规划得到子问题最优解的解析式。迭代过程中,若参数落在临界域内,可直接将参数代入最优解解析式获得子问题的最优解,无需求解子问题,提高了迭代速度。此外,该文还对多参数规划中难以避免的退化问题进行了处理,提升了算法的通用性。最后在两个不同规模的系统中验证了Weymouth方程线性化模型的精确性和多参数规划改进ADMM算法的高效性。

关键词：电-气综合能源系统分布式优化调度 Weymouth方程线性化多参数规划交替方向乘子法

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基于任务感知关系网络的少样本图像分类

电子与信息学报 2024年第3期46卷 977-985页

作者：郭礼华王广飞华南理工大学电子与信息学院广州510641

针对关系网络(RN)模型缺乏对分类任务整体相关信息的感知能力的问题,该文提出基于任务感知关系网络(TARN)的小样本学习(FSL)算法。引入模糊C均值(FCM)聚类生成基于任务全局分布的类别原型,同时设计任务相关注意力机制(TCA),改进RN中的1... 详细信息

针对关系网络(RN)模型缺乏对分类任务整体相关信息的感知能力的问题,该文提出基于任务感知关系网络(TARN)的小样本学习(FSL)算法。引入模糊C均值(FCM)聚类生成基于任务全局分布的类别原型,同时设计任务相关注意力机制(TCA),改进RN中的1对1度量方式,使得在与类别原型对比时,局部特征聚合了任务全局信息。和RN比,在数据集Mini-ImageNet上,5-way 1-shot和5-way 5-shot设置中的分类准确率分别提高了8.15%和7.0%,在数据集Tiered-ImageNet上,5-way 1-shot和5-way 5-shot设置中的分类准确率分别提高了7.81%和6.7%。与位置感知的关系网络模型比,在数据集Mini-ImageNet上,5-way 1-shot设置中分类准确率也提高了1.24%。与其他小样本图像分类算法性能比较,TARN模型在两个数据集上都获得了最佳的识别精度。该方法将任务相关信息和度量网络模型进行结合可以有效提高小样本图像分类准确率。

关键词：小样本学习图像分类度量学习任务感知关系网络

新型电力系统专用传感与边缘智能关键技术及其展望

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高电压技术 2024年第8期50卷 3324-3338页

作者：余涛梁敏航罗庆全蓝超凡王艺澎潘振宁华南理工大学电力学院广州510641

电力物联网在电力系统的实时传感、透明感知与全局调控中发挥着重要作用。随着新型电力系统的不断演化,传统的设备传感与静态独立的智能系统难以应对多样化业务需求激增、多元化数据爆发式增长、传感器通信可靠性差与能效低下和算法模... 详细信息

电力物联网在电力系统的实时传感、透明感知与全局调控中发挥着重要作用。随着新型电力系统的不断演化,传统的设备传感与静态独立的智能系统难以应对多样化业务需求激增、多元化数据爆发式增长、传感器通信可靠性差与能效低下和算法模型迭代成本高等难题。因此,高度多元集成、绿色持续可靠、云边端深度协同的新型电力系统专用传感与边缘智能有望成为新范式。该文首先以新型电力系统专用传感与边缘智能的基本内涵为基础,构建了专用传感与边缘智能融合贯通的体系架构。然后重点阐述了国产化高频新型传感技术、绿色供能的高性能嵌入式芯片技术、高可靠性灵活组网技术、轻量化模型推理技术、云边协同资源共享技术和在线学习持续迭代技术。并进一步展望了专用传感与边缘智能在数据治理、隐私保护、软件定义硬件、业务-算力微服务、多层分布式泛在智能和电力大模型等发展方向,以期为新型电力系统建设提供参考。

关键词：新型电力系统电力物联网专用传感边缘智能云边协同

基于改进WGAN考虑特征分布相似性的小样本负荷预测方法

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控制理论与应用 2024年第4期41卷 597-608页

作者：卢俊菠刘俊峰罗燕曾君华南理工大学自动化科学与工程学院广东广州510640 华南理工大学电力学院广东广州510640

对于综合能源系统中新接入用户,其往往由于历史数据匮乏而难以建立精准的短期负荷预测模型.本文基于迁移学习理论,提出了一种基于改进Wasserstein生成对抗网络(WGAN)的小样本负荷预测方法.首先,本文采用最大信息系数法量化各影响特征与... 详细信息

对于综合能源系统中新接入用户,其往往由于历史数据匮乏而难以建立精准的短期负荷预测模型.本文基于迁移学习理论,提出了一种基于改进Wasserstein生成对抗网络(WGAN)的小样本负荷预测方法.首先,本文采用最大信息系数法量化各影响特征与负荷的相关性强弱.接着,将源域特征序列进行分割,计算各分割子序列与目标域小样本的实序列编辑距离确定初始源域.然后,引入卷积神经网络和长短期记忆模型建立源域预测网络.通过WGAN对齐目标域和源域负荷特征的空间分布,并在最优传输代价函数中加入局部特征损失以提高训练的稳定性和快速性.最后,将对抗训练后网络用于目标域负荷预测.采用该方法对某地区小样本负荷进行实验,结果表明,本文所提算法与其他预测模型相比能达到更高精度.

关键词：负荷预测迁移学习小样本改进Wasserstein生成对抗网络特征分布最优传输

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基于遗传算法的时间敏感网络调度方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 1-12页

作者：陆以勤黄成海陈嘉睿王海瀚覃健诚方婷华南理工大学电子与信息学院广东广州510640 华南理工大学信息网络工程研究中心广东广州510640 华南理工大学微电子学院广东广州511442

随着网络技术的进步,车载网、工业物联网以及5G超高可靠低时延通信(uRLLC)等应用都需要时间敏感网络(TSN)来保证超低延时的确定性数据传输。TSN流量调度需要快速且精确的调度算法,现有的精确式求解方法复杂度高,在大规模联合调度时无法... 详细信息

随着网络技术的进步,车载网、工业物联网以及5G超高可靠低时延通信(uRLLC)等应用都需要时间敏感网络(TSN)来保证超低延时的确定性数据传输。TSN流量调度需要快速且精确的调度算法,现有的精确式求解方法复杂度高,在大规模联合调度时无法满足实时性。文中设计了一种性能更优的路由优化遗传算法(Routing-GA),结合路由和流量调度约束,能通过优化路由来提高调度算法求解效率,为链路负载均衡调度提供服务。该策略增加了调度的求解空间以及求解灵活性,具备元启发式算法的快速求近最优解特点,能够简单有效地处理大规模TSN路由约束联合调度问题。Routing-GA以时间敏感流最小端到端时延作为优化目标,联合考虑路由和TSN约束,并针对TSN传输问题特性提供一种低复杂度、高效率和高拓展性的遗传算法编码方式。此外,为了提高调度算法的性能,提出针对路由长度及链路负载均衡进行优化的交叉变异机制。实验结果表明所实现的Routing-GA能有效减少端到端时延,显著提高求解质量,进化率可以达到24.42%,平均只需要传统遗传算法(GA)迭代运行时间的12%,从而有效提高了算法的求解性能,满足TSN调度的约束要求。

关键词：时间敏感网络遗传算法联合调度优化策略链路负载均衡

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规模化屋顶光伏接入配电网的建设决策

电力自动化设备 2024年第7期44卷 287-294页

作者：张晋铭欧阳森张杰宁郭一帆彭琦华南理工大学电力学院广东广州510640

围绕规模化屋顶光伏的选优建设问题,提出一种规模化屋顶光伏建设方案的综合评价方法。基于屋顶光伏建设的相关方分析,从供电影响侧、环保侧、经济侧、市场侧角度构建一套适用于屋顶光伏建设决策的综合评价指标体系,供电影响侧考虑并网... 详细信息

围绕规模化屋顶光伏的选优建设问题,提出一种规模化屋顶光伏建设方案的综合评价方法。基于屋顶光伏建设的相关方分析,从供电影响侧、环保侧、经济侧、市场侧角度构建一套适用于屋顶光伏建设决策的综合评价指标体系,供电影响侧考虑并网运行质量与匹配度,环保侧体现绿色低碳效益,经济侧关注投资建设效益,市场侧反映应用参与度与接受度;采用层次分析-G1结合赋权法、改进的基于指标相关性的指标权重确定法分别求解指标主、客观权重,并通过改进的最小偏差组合赋权模型确定指标综合权重,采用优劣解距离法完成方案的评价与决策。算例仿真结果验证了所提方法的有效性。

关键词：屋顶光伏综合决策层次分析-G1 改进的基于指标相关性的指标权重确定法改进的最小偏差组合赋权

计及配电网可靠性和运行经济性的电网侧储能优化配置

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电力自动化设备 2024年第7期44卷 62-68,85页

作者：张晋铭欧阳森吴晗辛曦黄祎华南理工大学电力学院广东广州510640

针对储能提升系统可靠性和降低运行经济性的问题,提出一种综合考虑配电网可靠性和运行经济性的两阶段储能优化配置方法。在单一主电源供电可靠性模型的基础上,分别建立含储能系统单点接入、多点接入结构下的供电可靠性模型:阶段1以储能... 详细信息

针对储能提升系统可靠性和降低运行经济性的问题,提出一种综合考虑配电网可靠性和运行经济性的两阶段储能优化配置方法。在单一主电源供电可靠性模型的基础上,分别建立含储能系统单点接入、多点接入结构下的供电可靠性模型:阶段1以储能系统单点接入拓扑下的模型为规划对象,建立多目标规划运行双层模型,上层以储能容量投资成本、系统安全成本、统一时间尺度下的运行成本之和最小为优化目标,下层以综合运行成本之和最小为优化目标,同时考虑网络损耗、电能质量、负荷波动这3种运行成本,应用Gurobi工具包求解得到储能的规划运行方案;阶段2考虑新增供电线缆改造后的储能多点接入拓扑下的模型,以可靠性提升效益最大为优化目标,得到新增线缆规划方案。以修改的IEEE 33节点系统为算例,从不同的场景验证所提方法的有效性,并分析不同的停电风险价格对规划结果的影响。

关键词：储能系统可靠性运行经济性优化配置两阶段优化双层规划配电网

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基于视觉的仿人机器人自主抓取研究

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 53-61页

作者：张续冲杨俊华南理工大学设计学院广东广州510006

随着机器人技术的发展,仿人机器人在多个领域展现出应用潜力和价值。针对仿人机器人,基于机器视觉进行自主抓取研究,旨在提高仿人机器人在自然环境中的抓取适应能力和动作仿人性。在机器视觉方面,硬件采用Realsense-D435深度摄像头,利用... 详细信息

随着机器人技术的发展,仿人机器人在多个领域展现出应用潜力和价值。针对仿人机器人,基于机器视觉进行自主抓取研究,旨在提高仿人机器人在自然环境中的抓取适应能力和动作仿人性。在机器视觉方面,硬件采用Realsense-D435深度摄像头,利用YOLO(You Only Look Once)物体检测模型实现目标物体的识别、空间定位、深度图裁切和目标点云生成,并根据目标点云与标准点云的配准算法(ICP)获取物体的姿态,通过D-H法对机器人头部进行建模,将物体的位置和姿态由相机坐标系转换为机器人坐标系。在运动规划上,参照人手臂的抓取规律,将抓取过程分为9个基础动作:初始位、移动至预抓取位、抓取物体、提起物体、搬运物体、移动至放置位、放置物体、退出位和回到初始位,针对不同物体确定对应抓取姿态,以提高抓取成功率,根据视觉获取的抓取点和放置点,自主计算余下的关键点,并以空间弧形作为抓取轨迹,通过Matlab仿真,验证抓取过程机械臂末端运动轨迹和关节轨迹的合理性。最后进行物体抓取实验,结果表明,仿人机器人在自然环境中能够快速准确地识别和定位不同物体,并能成功进行抓取和搬运,成功率均在80%以上,并且能够兼顾动作的仿人性,验证了所提出方案的有效性。本研究可促进仿人机器人在人类日常生活中的应用和普及。

关键词：仿人机器人视觉识别空间定位自主抓取运动规划

可穿戴设备干预促进老年人身体活动的Meta分析

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中国组织工程研究 2024年

作者：王锦福杨管华南理工大学体育学院

目的：虽然可穿戴设备在促进老年人身体活动方面的潜在效益已得到认可，但现有研究针对该人群的具体效果尚未进行全面系统的评估。文章旨在系统评价可穿戴设备干预对老年人中高强度身体活动、低强度身体活动、总身体活动、每日步数以及... 详细信息

目的：虽然可穿戴设备在促进老年人身体活动方面的潜在效益已得到认可，但现有研究针对该人群的具体效果尚未进行全面系统的评估。文章旨在系统评价可穿戴设备干预对老年人中高强度身体活动、低强度身体活动、总身体活动、每日步数以及久坐行为等身体活动相关指标的影响。方法：通过PubMed、EMbase、Scopus、Ovid-Medline、The Cochrane Library、SPORTDiscus、CNKI、维普和万方等数据库检索文献，搜集关于可穿戴设备干预对老年人身体活动影响的随机对照试验，检索时限为各数据库建库至2024-03-10。采用Cochrane偏倚风险评估工具对纳入文献进行方法学质量评价，运用Review Manager 5.2和Stata 12.0软件进行数据合并、亚组分析、森林图绘制、敏感性分析、发表偏倚评价及单因素Meta回归分析。结果：(1)最终纳入43篇文献，包含5 194个样本量；(2)Meta分析结果显示，可穿戴设备干预对老年人每日步数(SMD=0.48,95%CI:0.33-0.62,P<0.00001)、中高强度身体活动(SMD=0.29,95%CI:0.20-0.38,P<0.00001)、低强度身体活动(SMD=0.17,95%CI:0.02-0.32,P=0.03)和总身体活动(SMD=0.15,95%CI:0.02-0.28,P=0.02)均有显著的促进效果，然而对改善老年人久坐行为无明显效果(SMD=-0.08,95%CI:-0.21-0.05,P=0.22)；(3)亚组分析结果显示，采用综合干预措施、干预时间≤12周以及使用计步器作为干预设备对促进老年人低强度身体活动和总身体活动的效果更佳；采用综合干预措施、干预时间≤12周及使用加速度计为干预设备可能对促进老年人每日步数和中高强度身体活动更有效；(4)Meta回归结果表明，年龄(P=0.038)和健康状况(P=0.083)是影响每日步数异质性的重要因素。结论：当前证据表明，可穿戴设备干预在促进老年人每日步数、中高强度身体活动、低强度身体活动和总身体活动方面具有积极作用，建议在设计可穿戴设备干预方案时，考虑采用综合干预方式、干预时间≤12周并根据干预目标选择合适的设备。尽管如此，对于减少久坐行为的干预效果尚需更多高质量随机对照试验来进一步验证。

关键词：运动生理学可穿戴设备每日步数中高强度身体活动低强度身体活动总身体活动久坐行为老年人 Meta分析