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应用基于注意力的多尺度残差网络实现癫痫脑电自动检测

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生物医学工程学杂志 2024年第2期41卷 253-261页

作者：王兴起李明爱北京工业大学信息学部北京100124 北京市计算智能和智能系统重点实验室北京100124 教育部数字社区工程研究中心北京100124

基于深度学习的癫痫脑电自动检测方法,能避免人为因素的影响而倍受关注,而其有效性主要取决于深度神经网络模型。为此,本研究将根据癫痫脑电的多尺度、时空特点及导联间的信息流动特征,设计一种基于注意力的多尺度残差网络(AMSRN),并与... 详细信息

基于深度学习的癫痫脑电自动检测方法,能避免人为因素的影响而倍受关注,而其有效性主要取决于深度神经网络模型。为此,本研究将根据癫痫脑电的多尺度、时空特点及导联间的信息流动特征,设计一种基于注意力的多尺度残差网络(AMSRN),并与多尺度主元分析法(MSPCA)相结合,实现癫痫的自动检测。首先,利用MSPCA对原始癫痫脑电信号进行去噪和特征增强;进而,设计AMSRN模型结构与参数。其中,注意力模块(AM)、多尺度卷积模块(MCM)、时空特征提取模块(STFEM)和分类模块(CM)相继完成基于注意力加权机制的信号重表达以及多尺度-时空特征的提取、融合与分类。基于麻省理工学院的波士顿儿童医院(CHBMIT)公共数据集进行5折交叉验证实验研究,AMSRN模型在灵敏度(98.56%)、F1分数(98.35%)、准确度(98.41%)及精确度(98.43%)等方面均取得了较好结果。结果表明,AMSRN模型能够很好地利用癫痫发作引起的脑网络信息流动强化导联间差异性,并有效捕获癫痫脑电的多尺度和时空特征,有利于改善癫痫检测性能。

关键词：脑电信号多尺度主元分析脑网络深度学习癫痫检测

复杂地形六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪与避障控制

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兵工学报 2024年第1期45卷 166-183页

作者：刘江涛周乐来李贻斌山东大学控制科学与工程学院山东济南250014 智能无人系统教育部工程研究中心山东济南250014

为研究六轮移动机器人在复杂地形的运动控制方法,针对六轮独立驱动与转向机器人复杂地形轨迹跟踪问题,提出一种预测控制和动态补偿的控制方法。基于非完整约束的线性六轮移动机器人运动学模型,以模型预测控制算法为基础,引入比例-积分-... 详细信息

为研究六轮移动机器人在复杂地形的运动控制方法,针对六轮独立驱动与转向机器人复杂地形轨迹跟踪问题,提出一种预测控制和动态补偿的控制方法。基于非完整约束的线性六轮移动机器人运动学模型,以模型预测控制算法为基础,引入比例-积分-微分补偿控制器,抑制动态滞后引起的跟踪误差,设计速度与转向角动态反馈补偿,以应对地形扰动对轨迹跟踪的影响。分析机器人运动过程中障碍物的避碰问题,设计可求解避障轨迹的避障规划器,通过轨迹跟踪系统对局部避障轨迹进行跟踪控制,实现机器人的轨迹跟踪和自动避碰。对轨迹跟踪算法和避障算法进行仿真实验。实验结果表明:在典型工况下,机器人可完成凹形斜坡、凸形斜坡和凹凸地形正弦型轨迹跟踪控制和静态与动态障碍物避碰,验证了新方法的有效性。

关键词：六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪控制模型预测控制 PID补偿控制避障控制

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自适应分布式聚合博弈广义纳什均衡算法

自动化学报 2024年第6期50卷 1210-1220页

作者：时侠圣任璐孙长银安徽大学自主无人系统技术教育部工程研究中心合肥230601 安徽大学安徽省无人系统与智能技术工程研究中心合肥230601 安徽大学人工智能学院合肥230601

随着信息物理系统技术的发展,面向多智能体系统的分布式协同优化问题得到广泛研究.主要研究面向多智能体系统的受约束分布式聚合博弈问题,其中局部智能体成本函数受到全局聚合项约束和全局等式耦合约束.首先,面向一阶积分型多智能体系... 详细信息

随着信息物理系统技术的发展,面向多智能体系统的分布式协同优化问题得到广泛研究.主要研究面向多智能体系统的受约束分布式聚合博弈问题,其中局部智能体成本函数受到全局聚合项约束和全局等式耦合约束.首先,面向一阶积分型多智能体系统设计一种基于估计梯度下降的纳什均衡求解算法.其中,利用多智能体系统平均一致性方法设计一种自适应估计策略,以实现全局聚合项约束分布式估计,并据此计算出梯度函数估计值.其次,利用状态反馈策略和输出反馈策略将上述算法推广至状态信息可测和状态信息不可测一般线性异构多智能体系统.最后,利用拉萨尔不变性原理证实上述算法收敛性,并提供多组案例仿真用以验证算法有效性.

关键词：聚合博弈自适应比例积分梯度跟踪一般线性多智能体系统

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经编机电子横移运动同步性补偿设计

纺织学报 2024年第1期45卷 203-210页

作者：夏风林张航张琦郑宝平江南大学针织技术教育部工程研究中心江苏无锡214122

为解决经编机电子横移系统中横移动作滞后、不能满足经编机高速运转需要的问题,通过实验测试了经编机电子横移系统中常用的3种交流伺服系统的伺服驱动器接收的指令信号曲线和伺服电动机实际运动曲线,确定了各伺服系统的运动响应的滞后时... 详细信息

为解决经编机电子横移系统中横移动作滞后、不能满足经编机高速运转需要的问题,通过实验测试了经编机电子横移系统中常用的3种交流伺服系统的伺服驱动器接收的指令信号曲线和伺服电动机实际运动曲线,确定了各伺服系统的运动响应的滞后时间,并针对性地设计了一种与主轴运转实时同步的横移指令信号以弥补横移滞后的补偿方案,即根据经编机实时转速来动态预置横移指令信号的提前量,以弥补电子横移系统的滞后时间。结果表明:在相同系统配置条件下,电子横移系统通过设置合适的指令信号提前时间量作为补偿值,即根据经编机主轴的当前运转速度,采用提前发出横移指令信号的方法可有效补偿横移伺服的滞后响应特性,保证了梳栉横移与摆动动作的同步性,电子横移经编机的运转速度可提高约18%,从而显著提升电子横移经编机的生产效率。

关键词：经编机电子横移系统生产速度伺服控制响应特性

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三维服装虚拟展示技术的研究进展

纺织学报 2024年第5期45卷 248-257页

作者：程碧莲蒋高明李炳贤江南大学针织技术教育部工程研究中心江苏无锡214122

为产生逼真而富有动感的服装展示效果,探究虚拟展示技术是一种极具前景的解决方案,为此对国内外三维服装虚拟展示技术的研究进行了回顾。首先系统地概述三维人体建模技术,总结了参数化人体建模和非参数化人体建模的发展现状。其次,以服... 详细信息

为产生逼真而富有动感的服装展示效果,探究虚拟展示技术是一种极具前景的解决方案,为此对国内外三维服装虚拟展示技术的研究进行了回顾。首先系统地概述三维人体建模技术,总结了参数化人体建模和非参数化人体建模的发展现状。其次,以服装建模中的几何建模法、物理建模法和混合建模法3种方法为切入点详细阐述了服装建模的研究历程,分析了国内外学者多年的研究与探索。最后,基于服装虚拟展示技术中的三维着装模拟法和服装动画模拟法介绍了虚拟展示技术从单一的静态模拟发展到具有物理属性的动态仿真的发展过程,论述了三维服装虚拟展示技术中服装着装模拟技术和服装动画模拟技术现有成果的优势和不足,展望了三维服装展示技术未来会朝快速地三维人体建模、高效着装模拟和具有真实感地动画模拟3个方向发展。

关键词：三维人体建模服装建模服装虚拟展示着装模拟动画模拟

纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型构建与实现

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纺织学报 2024年第1期45卷 106-111页

作者：张静丛洪莲蒋高明江南大学针织技术教育部工程研究中心江苏无锡214122

纬编双面移圈织物工艺结构复杂多变,现有系统在进行设计开发时难以直观地展示出织物的组织结构特点。为实现纬编双面移圈织物的组织结构模拟,本文提出了一种纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型。首先建立了成圈、集圈、移圈线圈几... 详细信息

纬编双面移圈织物工艺结构复杂多变,现有系统在进行设计开发时难以直观地展示出织物的组织结构特点。为实现纬编双面移圈织物的组织结构模拟,本文提出了一种纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型。首先建立了成圈、集圈、移圈线圈几何结构模型,接着分析了纬编双面移圈织物结构特征,并在传统弹簧-质点模型的基础上构建了多层弹簧-质点模型,然后采用牛顿第二定律和Velocity-Verlet数值积分法求解了多层弹簧-质点模型的最终位置,最终提出了一种纬编双面移圈织物结构模拟的算法流程。本文建立的多层弹簧-质点结构模型能够反映纬编双面移圈织物的组织结构,具有较好的结构模拟效果。

关键词：纬编双面移圈弹簧-质点模型结构模拟线圈几何结构模型

基于Swin-Transformer迭代展开的有限角CT图像重建用于PTCT成像

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光学学报 2024年第8期44卷 296-307页

作者：袁伟席雅睿谭川东刘川江朱国荣刘丰林重庆大学ICT研究中心光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心重庆400044

针对相对平行直线扫描CT(PTCT)图像重建存在的有限角伪影问题,提出一种学习局部和非局部正则项的深度迭代展开方法。该方法将具有固定迭代次数的梯度下降算法迭代展开到神经网络,利用具有坐标注意力(CA)机制的卷积模块和Swin-Transforme... 详细信息

针对相对平行直线扫描CT(PTCT)图像重建存在的有限角伪影问题,提出一种学习局部和非局部正则项的深度迭代展开方法。该方法将具有固定迭代次数的梯度下降算法迭代展开到神经网络,利用具有坐标注意力(CA)机制的卷积模块和Swin-Transformer模块作为迭代模块交替级联部署,构成端到端的深度重建网络。卷积模块学习局部正则化,其中CA用于减少图像过平滑;Swin-Transformer模块学习非局部正则化,提高网络对图像细节的恢复能力;在相邻模块间,使用迭代连接(IC)增强模型提取深层特征的能力,提高每次迭代的效率。通过消融实验验证了网络各部分的有效性,并在两种类型的数据集上进行实验,结果证明了本文方法的效果。实验结果表明,本文方法在抑制PTCT重建图像有限角伪影的同时,能较好地保留重建图像细节,提高重建图像质量。

关键词： X射线光学计算机断层成像相对平行直线扫描图像重建有限角深度学习

知识和数据驱动的污水处理反硝化脱氮过程协同优化控制

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自动化学报 2024年第6期50卷 1221-1233页

作者：韩红桂王玉爽刘峥孙浩源乔俊飞北京工业大学信息学部北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124

为有效提升城市污水处理过程的脱氮效果,提出一种知识和数据驱动的反硝化脱氮过程协同优化控制(Knowledge-data-driven cooperative optimal control,KDDCOC).所提方法主要有以下两个方面:首先,建立一种基于自适应知识核函数的协同优化... 详细信息

为有效提升城市污水处理过程的脱氮效果,提出一种知识和数据驱动的反硝化脱氮过程协同优化控制(Knowledge-data-driven cooperative optimal control,KDDCOC).所提方法主要有以下两个方面:首先,建立一种基于自适应知识核函数的协同优化控制目标模型,动态描述出水水质(Effluent quality,EQ)以及泵送能耗(Pumping energy consumption,PE)、关键变量的协同关系;其次,提出一种知识引导的协同优化算法(Knowledge guide-based cooperative optimization algorithm,KGCO),快速准确求解硝态氮(Nitrate nitrogen,SNO)优化设定值,提高KDDCOC的响应速度.KDDCOC利用比例−积分−微分(Proportional-integral-derivative,PID)控制器对硝态氮优化设定值进行跟踪,将提出的KDDCOC应用于城市污水处理过程基准仿真模型1号(Benchmark simulation model No.1,BSM1),实验结果表明,该方法能够提高出水水质,降低运行能耗,有效改善脱氮效果.

关键词：污水处理反硝化脱氮过程知识和数据驱动协同优化控制自适应知识核函数知识引导的协同优化算法

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基于辐射型反射涂层的热控制墙体性能分析

东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 465-474页

作者：胡轩宇殷勇高赵兴旺东南大学能源与环境学院南京211189 东南大学低碳型建筑环境设备与系统节能教育部工程研究中心南京211189

为评估基于辐射型反射涂层的热控制墙体节能效果,解决相关评测体系缺失问题,建立墙体瞬态传热模型,探究复杂气候交变环境下墙体温度和热流的动态特性,以及辐射换热在被动式制冷过程中的热调控作用,基于热流和墙体传热系数提出一种新的... 详细信息

为评估基于辐射型反射涂层的热控制墙体节能效果,解决相关评测体系缺失问题,建立墙体瞬态传热模型,探究复杂气候交变环境下墙体温度和热流的动态特性,以及辐射换热在被动式制冷过程中的热调控作用,基于热流和墙体传热系数提出一种新的评估模型进行性能评价.结果表明:在室内空调开启情况下,热控制墙体相比于普通墙体,其外表面温度平均下降10.74%,热流提升了281.54%;在夏热冬暖地区,建筑南侧涂覆辐射型反射涂层效果最佳,涂层可以降低建筑全年冷负荷87.8 MJ/m2;在夏热冬冷地区,建筑西面涂覆辐射型反射涂层可以降低建筑全年总负荷26.3 MJ/m2.所提出的性能评价指标能够刻画热控制墙体一天内的传热过程和传热特性,进而得到墙体的折合传热系数,对指导实际建筑施工、降低建筑全生命周期总能耗有重要意义.

关键词：辐射型反射涂层数值模拟动态特性建筑节能评价指标