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双路特征提取与度量的少样本细粒度图像分类方法

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第2期57卷 137-146页

作者：冀中吴伊兵王轩天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

少样本学习旨在利用少量数据训练深度学习模型,并将其快速泛化到新任务中.在这一领域,少样本细粒度图像分类是最具有挑战性的任务之一,原因在于细粒度图像具有类内方差大、类间方差小的特点.为了解决这一问题,本文提出了一种基于距离与... 详细信息

少样本学习旨在利用少量数据训练深度学习模型,并将其快速泛化到新任务中.在这一领域,少样本细粒度图像分类是最具有挑战性的任务之一,原因在于细粒度图像具有类内方差大、类间方差小的特点.为了解决这一问题,本文提出了一种基于距离与方向双重度量的神经网络,分别利用欧氏距离衡量特征间的绝对距离差异和余弦相似度衡量特征间的相对方向差异,以提升度量信息多样性和样本特征的判别性.同时,为了与当前先进的少样本细粒度图像分类方法对比,将特征提取器在不增加深度的前提下设置为双路形式,以适应不同度量方法对嵌入特征信息的需要.此外,设计了彼此分离的通道和空间注意力机制,分别通过自适应通道注意力和空间信息交叉注意力对不同阶段的提取特征进行增强,从而挖掘重要分类信息.最后,通过双相似度模块分别计算两种差异信息的度量结果,并选取一定权重融合得到最终的相似度分数,实现绝对差异与相对差异在度量空间中的协调补充.在4个主流细粒度图像分类数据集上进行实验对比与分析,最终结果表明了所提方法在相同设置下最多实现了7.0%左右的分类准确率提升.

关键词：细粒度图像少样本欧氏距离余弦相似度

基于模型预测控制与改进人工势场法的多无人机路径规划

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控制与决策 2024年第7期39卷 2133-2141页

作者：鲜斌宋宁天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

模型预测控制(model predictive control,MPC)已成功地应用于无人机集群的路径规划.但其存在计算量大及单步运算时间长等不足,在实时运行中往往难以获得较高的控制频率.而离线的MPC需要准确的地图信息,难以处理地图中无法预测的动态障碍... 详细信息

模型预测控制(model predictive control,MPC)已成功地应用于无人机集群的路径规划.但其存在计算量大及单步运算时间长等不足,在实时运行中往往难以获得较高的控制频率.而离线的MPC需要准确的地图信息,难以处理地图中无法预测的动态障碍物.对此,提出一种结合离线MPC全局规划与在线改进人工势场法局部规划的方法.在利用MPC方法生成安全、平滑轨迹的同时,提高无人机在动态障碍物影响下的避障能力.通过引入调节力来处理传统人工势场法的局部极小值问题,并将目标与无人机的相对距离引入斥力函数,同时改进引力函数,以改善无人机在目标点处低速徘徊的问题.此外,设计一种事件触发的无人机轨迹变更与轨迹恢复策略,使无人机仅在必要时实施动态避障行为.在此基础上,最大化利用原来的规划轨迹.仿真验证结果表明,所提出的路径规划方法能够使无人机集群安全飞行至目标点,并且具有良好的动态避障能力.

关键词：多无人机模型预测控制人工势场路径规划动态障碍物事件触发

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深度多模态不确定度的短视频事件检测方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 36-45页

作者：苏育挺王富铕井佩光天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

随着短视频的快速发展,短视频事件检测任务受到越来越多的关注。现有短视频事件检测研究普遍采用深度神经网络来获得确定的检测结果,但是网络忽略了不确定度的影响从而导致错误的预测结果也会产生过度置信的决策。为了解决上述问题,本... 详细信息

随着短视频的快速发展,短视频事件检测任务受到越来越多的关注。现有短视频事件检测研究普遍采用深度神经网络来获得确定的检测结果,但是网络忽略了不确定度的影响从而导致错误的预测结果也会产生过度置信的决策。为了解决上述问题,本文提出了一个深度多模态不确定度网络的短视频事件检测方法。首先,该方法在传统域分离网络中嵌入变分层,用来获得预测分布;然后,将视觉模态信息和音频模态信息输入到网络中,利用该方法所构建的独立性和相关性损失可以获得包含不确定度的音频模态共、私有域预测分布以及视觉模态共、私有域预测分布;最后,提出了一个不确定度判别法则用来筛选4个域的预测分布,从而得到最终的预测结果。在公开数据集(UCF-101与HMDB51)和新构建的短视频事件检测数据集上进行了实验。实验结果表明,面对不同的深度分类方法以及不同的数据集,本文方法不仅有着更高的分类准确率,还可以对输出结果进行不确定度估计,针对音频的干扰也具有较强的鲁棒性。

关键词：深度神经网络短视频事件检测域分离网络变分层模态不确定度

计及信息不确定性的多端交直流混合配电网分布式二级协同控制

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第6期57卷 602-612页

作者：杨挺秦楠李浩刘亚闯天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

分布式一致性控制(distributed consensus control,DCC)因其灵活协同能力成为交直流混合配电网二次控制的新途径.然而,传统DCC并未考虑实际通信环境中存在的随机时变时延和数据丢包问题,这致使其在非理想通信环境下难以稳定跟踪一致性... 详细信息

分布式一致性控制(distributed consensus control,DCC)因其灵活协同能力成为交直流混合配电网二次控制的新途径.然而,传统DCC并未考虑实际通信环境中存在的随机时变时延和数据丢包问题,这致使其在非理想通信环境下难以稳定跟踪一致性期望目标.为此,本文提出一种计及信息不确定性的分布式二级协同控制策略.利用变量累加补偿机制,对时变时延和数据丢包进行统一等效.进而基于附加一致性算法(surplus consensus algorithm,SCA)构建具有零稳态误差特性的估计器,并对其收敛性进行推导证明.在此基础上,设计稳态收敛性能不受通信约束干扰的SCA-DCC控制器,实现非理想通信环境下的精准平均电压偏差调节和有功功率成比例分配.随后,以时延容忍度为指标优化SCA-DCC控制器参数,满足系统在不同通信条件下的稳定需求,进一步增强控制器的通信鲁棒性.仿真结果表明,在不同功率扰动和故障工况下,与现有控制策略相比,所提控制策略能够克服时变时延和数据丢包产生的负面影响,在维持较优动态响应性能的同时使稳态电压偏差降低73.08%~85.25%,具有控制精度高和抗扰动能力强的特点.

关键词：多端交直流混合配电网分布式控制时变时延数据丢包附加一致性算法

高压直流金属化薄膜电容器绝缘性能提升方法研究进展

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高电压技术 2024年第6期50卷 2319-2331页

作者：肖萌陈毓妍赵亦烁杜伯学天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

金属化薄膜电容器因其具有优异的绝缘特性与自愈性能,被广泛用作高压直流输电等先进能源系统的核心设备,其绝缘介质聚丙烯薄膜是制约电容器安全可靠运行的重要因素。文中系统梳理了高压直流电容器用金属化聚丙烯薄膜的研究进展,基于聚... 详细信息

金属化薄膜电容器因其具有优异的绝缘特性与自愈性能,被广泛用作高压直流输电等先进能源系统的核心设备,其绝缘介质聚丙烯薄膜是制约电容器安全可靠运行的重要因素。文中系统梳理了高压直流电容器用金属化聚丙烯薄膜的研究进展,基于聚丙烯薄膜的微观结构、运行工况及电极设计,提出了薄膜介质目前面临的风险及挑战。总结了提升聚丙烯薄膜耐受极端环境的绝缘改性方法,介绍了基于微观结构调控、本体掺杂、界面改性及多层结构设计的聚丙烯薄膜材料改性方法,并阐述了复合薄膜设计、安全膜设计、方阻设计等金属电极设计方法的发展进程。该研究将为服役于高压直流输电系统中电容器的绝缘设计、生产和运行维护提供参考。

关键词：高压直流电容器聚丙烯薄膜绝缘性能材料改性击穿强度

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基于事件驱动的无人机吊挂系统在线自适应轨迹规划

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 817-828页

作者：蔡佳明鲜斌天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

本文针对四旋翼无人机吊挂系统空运过程中负载摆角的非线性最优调节问题,提出了一种基于事件驱动的在线自适应轨迹规划策略.在事件驱动的自适应评价网框架下,利用神经网络的逼近学习能力得到吊挂负载摆动抑制的折现最优控制律.同时结合... 详细信息

本文针对四旋翼无人机吊挂系统空运过程中负载摆角的非线性最优调节问题,提出了一种基于事件驱动的在线自适应轨迹规划策略.在事件驱动的自适应评价网框架下,利用神经网络的逼近学习能力得到吊挂负载摆动抑制的折现最优控制律.同时结合该控制律进一步规划四旋翼无人机的飞行轨迹,实现了对无人机位置的精确调节和吊挂负载摆动的快速抑制,并且显著降低了无人机机载处理器的计算负担.然后采用基于Lyapunov稳定性的分析方法,证明了神经网络输出权值估计误差一致最终有界,并证明了无人机位置跟踪误差和吊挂负载摆动运动的收敛.最后,通过飞行对比实验验证了所提出的轨迹规划策略的有效性.

关键词：轨迹规划事件驱动无人机吊挂系统摆动抑制

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基于热成像的锂离子电池智能故障定位技术

高电压技术 2024年第6期50卷 2502-2510页

作者：田璐羽董朝宇穆云飞余晓丹肖迁贾宏杰天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

随着新能源发电、电动汽车等的发展,目前对储能技术的要求不断提高。其中,锂离子电池因其环境友好、能量密度高、使用寿命长等优点被广泛应用于各类储能系统中。为锂离子电池配备合理的热故障诊断可以避免热失控现象的发生,确保电池安... 详细信息

随着新能源发电、电动汽车等的发展,目前对储能技术的要求不断提高。其中,锂离子电池因其环境友好、能量密度高、使用寿命长等优点被广泛应用于各类储能系统中。为锂离子电池配备合理的热故障诊断可以避免热失控现象的发生,确保电池安全可靠运行。该研究提出了锂离子电池智能感知(lithium-ionbatteryintelligent perception,LBIP)来建立锂离子电池的热故障诊断模型。LBIP包括特征提取网络、区域提交网络(regionproposal network,RPN)、感兴趣区域对齐(region of interest align,ROIAlign)以及Mask分支。选择Ansys Fluent软件进行锂离子电池的有限元仿真。LBIP处理电池表面的热成像图像,对问题电池进行识别,并进行问题电池的定位与分割。结果表明,故障电池的识别准确率可达95%。

关键词：锂离子电池热故障诊断 Mask R-CNN 深度学习实例分割

多无人机吊挂负载运输系统的非线性鲁棒控制设计

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吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1788-1795页

作者：鲜斌王光怡蔡佳明天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

针对多无人机吊挂负载运输系统中负载的位置跟踪和姿态控制问题,提出了一种新型非线性鲁棒控制策略。首先,在存在未知外界扰动和考虑系统内部状态耦合的基础上,基于拉格朗日力学建立了多无人机吊挂负载运输系统的动力学模型。其次,设计... 详细信息

针对多无人机吊挂负载运输系统中负载的位置跟踪和姿态控制问题,提出了一种新型非线性鲁棒控制策略。首先,在存在未知外界扰动和考虑系统内部状态耦合的基础上,基于拉格朗日力学建立了多无人机吊挂负载运输系统的动力学模型。其次,设计了一种基于误差符号函数积分(RISE)和几何控制方法的非线性鲁棒控制策略,用于补偿未知外界扰动的影响,实现了对负载位姿的精确控制。基于Lyapunov方法的稳定性分析证明了闭环系统的稳定性和吊挂负载跟踪误差的渐近收敛。仿真结果表明,本文提出的控制策略可以实现良好的轨迹跟踪效果,并对外界干扰有较好的鲁棒性。

关键词：控制理论与控制工程多无人机吊挂负载几何控制非线性控制鲁棒控制

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基于MEMS的量热式传感器气体流量测量的模型研究

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仪器仪表学报 2024年第1期45卷 111-119页

作者：孙宏军徐浩文丁红兵刘雨航天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感... 详细信息

气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感器,提出了一种新的传感器输出电压关于气体流量的半修正理论模型。该理论模型能够适用于不同类型的单介质气体。同时,开展了N_(2)、CO_(2)流量测量实验,与理论模型进行对比,证明所提出的理论模型可以正确预测不同气体介质的流量,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.15%。此外,结合理论分析,提出了一种高精度,拟合形式简单、针对确定气体适用性更好的测量模型,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.05%。

关键词： MEMS 量热式流量传感器温度1D分布模型热边界层气体流量测量