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相位测量偏折术中基于多频相移法的寄生反射抑制法

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光电子．激光 2024年第5期35卷 516-524页

作者：黄思亚刘元坤四川大学电子信息学院四川成都610065

相位测量偏折术(phase measuring deflectometry,PMD)是一种针对镜面和类镜面物体的光学三维面形测量技术。但在测量透明物体时,后表面反射光将与前表面反射光混合,从而造成条纹图案混叠,进而引入测量误差。为解决这一问题,本文提出了... 详细信息

相位测量偏折术(phase measuring deflectometry,PMD)是一种针对镜面和类镜面物体的光学三维面形测量技术。但在测量透明物体时,后表面反射光将与前表面反射光混合,从而造成条纹图案混叠,进而引入测量误差。为解决这一问题,本文提出了一种基于多频相移法的后表面反射抑制方法。通过分析相位误差与条纹频率之间的关系,并借助调制度曲线和构造的辅助函数,找到一个特殊的频率,理论上该频率下展开的连续相位等于前表面的相位。又由于透镜的复杂性,利用时间相位展开算法逐频展开的连续相位存在级次计算错误,为此提出了改进算法实现级次校正,进而得到该频率下的屏幕坐标,最终完成前表面面形的准确重建。透明镜片的实测结果表明,所提方法能从混叠条纹中顺利解调出前表面相位。

关键词：相位测量偏折术(PMD) 寄生反射多频法

基于事件信息与深度学习的高动态范围三维重建

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数据采集与处理 2024年第2期39卷 337-347页

作者：王杰魏振东王启江张启灿王亚军四川大学电子信息学院成都610065

采用光学三维成像技术测量金属零件、黑色物体以及半透明物体等高动态范围(High dynamic range,HDR)表面的三维轮廓是一个极具挑战性的问题。目前,传统方法对存在较低反射以及半透明区域的场景进行重建还有一定的局限性,半透明物体的内... 详细信息

采用光学三维成像技术测量金属零件、黑色物体以及半透明物体等高动态范围(High dynamic range,HDR)表面的三维轮廓是一个极具挑战性的问题。目前,传统方法对存在较低反射以及半透明区域的场景进行重建还有一定的局限性,半透明物体的内部反射噪声很难消除。现有基于深度学习的方法通常使用相对较强的激光强度,这可能会损坏样品,同时会出现采集图像过曝现象,需要对激光强度进行繁琐的调整。针对这些问题,本文提出基于事件信息和深度学习算法的高动态场景三维测量方法。事件相机通过异步记录单个像素的亮度变化,无需等待全局曝光时间,具有高动态响应范围,能够充分采集到HDR场景的激光条纹反射信息。引入深度卷积神经网络(Deep convolutional neural network,DCNN)来消除半透明物体的内部噪声以及金属物体高反光的过曝影响,同时增强弱激光条纹图像质量。实验结果表明,本文方法能够应用低功率线激光扫描成功实现HDR场景的高质量三维重建。

关键词：光学三维成像事件相机高动态范围深度卷积神经网络

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抗阻式颈部康复机器人系统设计

浙江大学学报（工学版） 2024年第7期58卷 1479-1487页

作者：黄松林郑秀娟谭笑月胡兴涂海燕李康四川大学电气工程学院四川成都610065 四川大学信息与自动化技术四川省高校重点实验室四川成都610065 四川大学机械工程学院四川成都610065 四川大学华西医院生物医学大数据中心四川成都610041

已有颈部康复设备负载精度差且负载调节时间长,为此基于抗阻康复训练治疗理论设计新的颈部康复机器人系统.设计机械结构,使电机输出的拉力转换成颈部的抗阻负载.将控制系统分为控制模块与算法模块,提高系统的流畅性和稳定性.利用磁场定... 详细信息

已有颈部康复设备负载精度差且负载调节时间长,为此基于抗阻康复训练治疗理论设计新的颈部康复机器人系统.设计机械结构,使电机输出的拉力转换成颈部的抗阻负载.将控制系统分为控制模块与算法模块,提高系统的流畅性和稳定性.利用磁场定向控制算法实现电机力矩的精准控制,为颈部康复训练提供稳定可控的拉力.设置拉力传感器和姿态陀螺仪传感器,防止使用者头颈部姿态错误或未知事故.统计10名受试者使用所设计系统进行颈部康复训练的评估参数,并对统计结果进行分析.仿真测试显示,磁场定向控制算法能够提高负载精度并缩短调节时间;负载测试与仿真测试结果的一致性验证了控制方案的可行性.系统性能测试表明,所设计的颈部康复机器人的拉力控制误差不超过0.59 N,响应速度为0.53 s,达到临床使用标准.

关键词：永磁同步电机磁场定向控制抗阻训练传感器康复机器人

基于融合注意力机制LSTM网络的地下水位自适应鲁棒预测

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工程科学与技术 2024年第1期56卷 54-64页

作者：佃松宜厉潇滢杨丹芮胜阳郭斌四川大学电气工程学院四川成都610065 成都兴蓉市政设施管理有限公司四川成都610065

地下水水位是旱天污水管网地下水入渗量的重要影响因素,快速精准地预测地下水水位能有效提升旱天污水管网地下水入渗量估算准确度,辅助优化管网病害治理与维护策略。针对目前城市复杂水文预测存在的准确度低、灵敏度低、泛化能力弱等问... 详细信息

地下水水位是旱天污水管网地下水入渗量的重要影响因素,快速精准地预测地下水水位能有效提升旱天污水管网地下水入渗量估算准确度,辅助优化管网病害治理与维护策略。针对目前城市复杂水文预测存在的准确度低、灵敏度低、泛化能力弱等问题,本文提出了一种新的鲁棒自适应水位预测算法。首先,对水文数据进行预处理,解决了数据时间跨度大、噪声多、缺失及异常、非平稳等问题。其次,针对不同输入特征对预测指标的影响,在模型训练阶段提出一种新的空间变量注意机制,可快速识别与水位关联的关键变量,并对输入特征赋予不同的影响权重。然后,针对不同序列长度对预测效果的影响,还设计了自适应时间注意力机制,帮助网络自适应地找出与不同时间序列长度预测指标相关的编码器隐藏状态,以更好地捕捉时间上的依赖关系。在此基础上,以上下文向量作为输入,提出一种融合注意力机制的长短时记忆网络水文预测算法。最后,通过意大利Petrignano水文数据验证了所提算法的有效性,并与GRU、Elman、LSTM、VA–LSTM和S–LSTM等方法进行预测性能比较。结果表明,基于融合注意力机制的LSTM网络在面临大规模、噪点多的复杂数据时有优于其它几种算法的预测效果,表明该算法具有强自适应性和鲁棒性。本文研究结果可以为市政排水策略合理调整、及时控制提供参考。

关键词：地下水位预测时间与空间注意力机制 LSTM网络自适应预测鲁棒预测

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基于改进DQN的移动机器人避障路径规划

中国惯性技术学报 2024年第4期32卷 406-416页

作者：田箫源董秀成西华大学电气与电子信息学院成都610000 四川大学锦江学院眉山620860

针对一般强化学习方法下机器人在避障路径规划上学习时间长、探索能力差和奖励稀疏等问题,提出了一种基于改进深度Q网络(DQN)的移动机器人避障路径规划。首先在传统DQN算法基础上设计了障碍学习规则,避免对同一障碍重复学习,提升学习效... 详细信息

针对一般强化学习方法下机器人在避障路径规划上学习时间长、探索能力差和奖励稀疏等问题,提出了一种基于改进深度Q网络(DQN)的移动机器人避障路径规划。首先在传统DQN算法基础上设计了障碍学习规则,避免对同一障碍重复学习,提升学习效率和成功率。其次提出奖励优化方法,利用状态间的访问次数差异给予奖励,平衡状态点的访问次数,避免过度访问;同时通过计算与目标点的欧氏距离,使其偏向于选择接近目标的路径,并取消远离目标惩罚,实现奖励机制的自适应优化。最后设计了动态探索因子函数,在后期训练中侧重利用强化学习策略选取动作和学习,提高算法性能和学习效率。实验仿真结果显示,与传统DQN算法相比,改进算法在训练时间上缩短了40.25%,避障成功率上提升了79.8%以及路径长度上缩短了2.25%,均体现了更好的性能。

关键词：移动机器人 DQN算法路径规划避障深度强化学习

基于三次谐波注入的桥臂交替换流器子模块电容优化方法

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电力系统自动化 2024年第12期48卷 165-176页

作者：王顺亮廖鑫张芮马俊鹏李金铭刘天琪四川大学电气工程学院四川省成都市610065

桥臂交替换流器(AAC)具有子模块数目少和电容小等优点,在交直流系统功率互联和柔性直流输电中具备广阔应用前景。针对AAC存在的固定调制度运行缺陷和工程应用子模块电容经济性问题,提出了一种基于三次谐波注入的AAC子模块电容优化方法... 详细信息

桥臂交替换流器(AAC)具有子模块数目少和电容小等优点,在交直流系统功率互联和柔性直流输电中具备广阔应用前景。针对AAC存在的固定调制度运行缺陷和工程应用子模块电容经济性问题,提出了一种基于三次谐波注入的AAC子模块电容优化方法和闭环控制策略。文中首先介绍了AAC的拓扑结构和运行原理,根据换流器能量平衡方程给出注入三次谐波后AAC的宽调制度运行条件,并设计了AAC的闭环控制策略;然后,基于子模块电压波动数学模型,建立了AAC的能量波动方程,能够精确生成不同调制度和功率因数角下的能量波动模型,定量分析了注入三次谐波后能够降低的能量波动峰值和子模块电容优化率,所提出的子模块电容优化方法和闭环控制策略在实现AAC宽调制度稳定运行的同时,注入的三次谐波不改变AAC能量平衡条件,最高能够降低AAC子模块电容大小为传统控制方式下的12.1%;最后,在电磁暂态仿真软件和StarSim半实物平台中搭建模型,验证了所提分析方法和控制策略的有效性。

关键词：高压直流输电桥臂交替换流器电容优化能量波动方程能量平衡移相导通

电力系统暂态电压稳定评估的混合智能特征双重筛选方法

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电网技术 2024年第4期48卷 1532-1542,I0044,I0046,I0047页

作者：王渝红朱玲俐赏成波李晨鑫杜婷郑宗生四川大学电气工程学院四川省成都市610065

含高比例新能源与直流接入的电力系统暂态电压稳定特征呈高维冗余性,影响基于数据驱动评估模型的效率和性能。为此,在构建一组适应含高比例新能源和直流接入场景的完备特征集合基础上,提出一种基于改进Relief算法和改进群智能优化算法... 详细信息

含高比例新能源与直流接入的电力系统暂态电压稳定特征呈高维冗余性,影响基于数据驱动评估模型的效率和性能。为此,在构建一组适应含高比例新能源和直流接入场景的完备特征集合基础上,提出一种基于改进Relief算法和改进群智能优化算法双重筛选的混合智能特征选择方法,以降低原始特征维度,提高模型稳定评估的效率和准确率。首先,通过时序分层处理对原始Relief算法进行时序改进,并利用该改进算法进行特征的有效性度量,以消除分类低效特征,得到降维后的初筛特征子集;随后,融合特征有效性度量值对群智能优化算法进行搜索性能增强。再以此增强算法为寻优策略,并以时序分类模型卷积门控循环单元(convolution gated recurrent unit,ConvGRU)为分类器,构成基于群智能优化算法的封装式特征选择方案,进一步实现特征子集寻优。最后,通过算例对比分析,该方法下高维特征维度能压缩80%以上,且所选特征子集能有效提高评估模型的准确率,验证该方法对于高维时序特征筛选处理的有效性及必要性。

关键词：暂态电压稳定评估特征选择 Relief算法群智能优化卷积门控循环单元

基于世界模型深度强化学习的含风电电力系统低碳经济调度

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电网技术 2024年第8期48卷 3143-3154,I0021-I0024页

作者：陈实朱亚斌刘艺洪罗欢臧天磊周步祥四川大学电气工程学院四川省成都市610065

通过调度手段提高发电侧风电等可再生能源利用率,降低常规火电机组的碳排放是实现双碳目标的重要手段。针对含风电电力系统的低碳经济运行问题,提出一种基于世界模型深度强化学习的调度方法。首先,计及碳交易成本与发电成本构建了系统... 详细信息

通过调度手段提高发电侧风电等可再生能源利用率,降低常规火电机组的碳排放是实现双碳目标的重要手段。针对含风电电力系统的低碳经济运行问题,提出一种基于世界模型深度强化学习的调度方法。首先,计及碳交易成本与发电成本构建了系统运行总成本最低的调度模型,采用基于世界模型的双延迟深度确定性策略梯度(twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)算法求解系统各机组最优出力策略。该算法通过“因果Transformer”神经网络的自注意力机制和多层堆叠结构学习世界模型以等效真实环境,进一步结合TD3算法在世界模型决策空间中开展大规模探索,提高决策稳定性。以改进IEEE30节点系统为例,通过所提算法求解得到各机组发电策略,实现了含风电电力系统的低碳经济调度目标,表明该方法能有效提升风电消纳,减少系统碳排放量,降低运行成本。

关键词：可再生能源世界模型深度强化学习低碳经济运行

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基于网源协同多阶段投资规划的配电网过网费机制设计

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电力系统自动化 2024年第6期48卷 194-204页

作者：魏震波牛文蕙罗紫航张雯雯四川大学电气工程学院四川省成都市610065

针对分布式电源就地消纳会造成电网企业输配电成本流失,且现行输配电价制定机制尚不能真实反映“余电上网”模式下分布式电源对配电网的实际使用情况,提出一种基于网源协同多阶段投资规划的配电网过网费机制设计。首先,根据负荷增长情况... 详细信息

针对分布式电源就地消纳会造成电网企业输配电成本流失,且现行输配电价制定机制尚不能真实反映“余电上网”模式下分布式电源对配电网的实际使用情况,提出一种基于网源协同多阶段投资规划的配电网过网费机制设计。首先,根据负荷增长情况,以投资年份、投资容量为决策变量,将分布式电源规划周期分为若干阶段,在此基础上利用所提过网费模型分别求出各阶段对应的过网费。其中,源网协同多阶段规划模型的建立以分布式电源投资主体效益最大及配电网网损和电压波动最小为目标,过网费计算模型则依据分布式发电市场化交易的输配电资产占用情况、电压等级和电气距离等关键影响要素,构建了含基础费用、阻塞附加费用和交叉补贴费用的分布式电源过网费。仿真结果表明,所提出的与分布式电源投资规划相结合的过网费机制能够保证投资主体的效益和配电网的资产回收,并能在一定程度上提高分布式电源的渗透率和消纳率。

关键词：网源协同过网费多阶段投资规划分布式电源经营权损失风电消纳