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电气信息类虚拟仿真实验教学平台建设

电气电子教学学报 2024年第2期46卷 211-215页

作者：于赫洋白瑞峰刘丽萍王超天津大学电气工程与自动化国家级虚拟仿真实验教学中心天津300072

为探索高等院校电气信息类专业建设与人才培养新模式,设计了三平台、三层次、一体化虚拟仿真实验教学体系。依托虚拟仿真技术,将由于高危、高压、高污染、高成本等原因难以开展实验教学的课程环节虚拟化,构建了具备特色且满足教学需求... 详细信息

为探索高等院校电气信息类专业建设与人才培养新模式,设计了三平台、三层次、一体化虚拟仿真实验教学体系。依托虚拟仿真技术,将由于高危、高压、高污染、高成本等原因难以开展实验教学的课程环节虚拟化,构建了具备特色且满足教学需求的虚拟仿真实验资源,以“以虚补实,能实不虚,虚实结合”的方式丰富教学手段,为新工科背景下电气信息类专业教育教学改革奠定基础。

关键词：电气信息虚拟仿真实验平台

基于CNN-STA-DLSTM模型的间歇过程质量预测

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：惠永永孙凯文脱奔奔陈鹏赵小强兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州理工大学国家级电气与控制工程实验教学中心兰州石化职业技术大学电子电气工程学院

对于间歇过程变量深层特征提取困难，以及变量的时序性、非线性、动态特性所导致质量预测精度不高的问题，提出了一种基于卷积-时空注意力的双层长短期神经网络(convolutional neural networks spatial and temporal attention with dou... 详细信息

对于间歇过程变量深层特征提取困难，以及变量的时序性、非线性、动态特性所导致质量预测精度不高的问题，提出了一种基于卷积-时空注意力的双层长短期神经网络(convolutional neural networks spatial and temporal attention with double long short term memory networks ，CNN-STA-DLSTM)的间歇过程质量预测模型。首先，对间歇过程数据沿着变量的方向展开成二维矩阵，对二维数据采用Max-Min法归一化，接着，使用PLS对原始数据降维，保留与质量变量相关性较强的变量，使用CNN挖掘过程数据的潜在特征，提高质量相关特征信息的关注；其次，引入时间注意力机制和空间注意力机制构建双层LSTM的编码器-解码器结构网络，利用注意力机制自适应地学习时间步长的相关历史信息，以模型的提高长期记忆能力，并加强过程变量与质量变量之间的时空相关性；然后，采用随机-网格搜索法寻找预测模型合适的超参数，并构建了预测模型；最后，使用青霉素发酵仿真平台和带钢热连轧生产过程数据进行实验验证，结果表明所提模型具有更精准的预测效果。

关键词：间歇过程质量预测卷积神经网络双层长短期神经网络随机-网格搜索法

DNA存储场景下基于引物索引矩阵的文件高效随机检索方法

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2568-2577页

作者：张淑芳李予辉李炳志天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室和合成生物学前沿科学中心天津300072 天津大学合成生物前沿研究院天津300072

DNA分子具有密度高和稳定性的优势,有望成为下一代海量数据存储需求的介质,近年来受到广泛关注。目前将引物作为文件的唯一标识,基于聚合酶链式反应(PCR)扩增技术可实现对DNA池存储文件的随机检索,但对引物与文件之间的分配和映射关系... 详细信息

DNA分子具有密度高和稳定性的优势,有望成为下一代海量数据存储需求的介质,近年来受到广泛关注。目前将引物作为文件的唯一标识,基于聚合酶链式反应(PCR)扩增技术可实现对DNA池存储文件的随机检索,但对引物与文件之间的分配和映射关系没有进行深入研究,仍然采用随机分配的方式来关联引物与文件,这会导致目标引物序列的查找效率降低,且保存引物与文件的映射关系表会造成大量的数据冗余。为了提供一种高效的硅基计算设备与碳基存储系统的连接桥梁,有效降低存储引物与文件映射关系所带来的数据冗余,该文提出一种基于引物索引矩阵的DNA存储随机检索方法。该方法通过将存储文件集按照文件的不同属性进行划分来构建引物索引矩阵,同时将引物库中的引物按照转换规则转化为有序引物库,最后优化引物与文件之间的映射关系,以实现对文件的高效、多维度检索。实验结果表明,在存储不同规模的文件集时,运用所提算法建立对应的引物索引矩阵,可将引物检索效率提高为常数级时间复杂度,并且存储引物与文件的映射关系所需要的额外存储空间从原来的线性增长优化为对数增长。

关键词： DNA存储随机检索引物索引矩阵

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不平衡数据下的轻量化轴承故障诊断方法

电子测量与仪器学报 2024年

作者：赵小强李森兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州理工大学甘肃省工业过程先进控制重点实验室兰州理工大学国家级电气与控制工程实验教学中心

针对深层网络特征参数量大和故障类别样本数量不平衡导致轴承故障诊断效果差的问题，提出了一种不平衡数据下的轻量化轴承故障诊断方法。首先，将传感器所采集的一维振动信号重构为二维灰度图作为模型输入；其次，设计了非对称多尺度特... 详细信息

针对深层网络特征参数量大和故障类别样本数量不平衡导致轴承故障诊断效果差的问题，提出了一种不平衡数据下的轻量化轴承故障诊断方法。首先，将传感器所采集的一维振动信号重构为二维灰度图作为模型输入；其次，设计了非对称多尺度特征提取模块，利用不同尺度的卷积和空洞卷积对输入信号进行特征提取，并将一部分特征映射到原始空间用于去除噪声和还原原始数据结构；紧接着，被提取的丰富特征信息送入所设计的通道位置双加权模块利用反通道卷积和局部均值的方法对关键通道和关键位置特征进行双向加权；然后，设计了深度可分离卷积(DSC)密集残差结构，在保证网络轻量化的同时增加各层网络的特征融合，并通过快捷路径优化了反向传播性能；最后，利用焦点损失函数根据不同故障类别的重要性调整模型的学习过程，从而更好地适应不平衡的数据分布。利用美国凯斯西储大学轴承数据集和本实验数据集实验验证，结果表明，所提方法在不平衡数据集下故障诊断准确率最高，轻量化程度最好，并具有较好的抗噪性能。

关键词：轴承故障诊断轻量化特征加权密集残差结构焦点损失

基于小波变换和神经网络的模拟电子电路故障诊断

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南京理工大学学报 2024年第3期48卷 310-317页

作者：郑磊蒋玮胡仁杰张震宇黄慧春东南大学电气工程学院江苏南京210096 东南大学电工电子国家级实验教学示范中心江苏南京210096

电路故障是影响模拟电子电路实验进度和实验效果的重要因素,为实现对故障快速、准确的分类和诊断,提出了一种基于小波变换和神经网络的故障诊断方法。首先,分析了模拟电子电路的实验进程和电路特点,以电路激励和响应信号为切入点,提出... 详细信息

电路故障是影响模拟电子电路实验进度和实验效果的重要因素,为实现对故障快速、准确的分类和诊断,提出了一种基于小波变换和神经网络的故障诊断方法。首先,分析了模拟电子电路的实验进程和电路特点,以电路激励和响应信号为切入点,提出了融合小波分解和交叉小波的特征提取方法,获取了包含信号频域特征和相位差信息的特征向量。然后,设计基于L-M优化的神经网络算法,将降维和正则化处理后的特征向量作为模型的输入参数进行训练,得到最终的诊断结果。最后,在共发射极放大电路故障集上的测试结果表明,所提方法能够有效提高不同电路故障诊断的速度和准确率。

关键词：小波变换交叉小波神经网络故障诊断

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BOPPPS模式在电工学实验教学中的应用

实验室研究与探索 2024年第9期43卷 129-134页

作者：程杰秦伟刚马欣天津工业大学工程训练国家级实验教学示范中心天津300387 天津工业大学电子与信息工程学院天津300387

为解决电工学课内实验教学中存在学生学习动能不足、小组合作质量不高、学生被动学习等突出问题,提出运用BOPPPS教学模式规划完善课前、课堂和课后教学设计,重点“向课堂要成效”的教学改革思路。将传统实验教学方法与信息技术工具相结... 详细信息

为解决电工学课内实验教学中存在学生学习动能不足、小组合作质量不高、学生被动学习等突出问题,提出运用BOPPPS教学模式规划完善课前、课堂和课后教学设计,重点“向课堂要成效”的教学改革思路。将传统实验教学方法与信息技术工具相结合,明确6个教学环节的目标任务和活动模式,强化人际互动,加强监督和及时反馈,在实验中培养学生工程实践能力。实践教学证明,所采取的改革措施可有效激发学生学习热情,促进小组成员合作,提高分析问题和解决问题的能力。在“预期学习目标达成”和“总体教学质量评价”方面学生认可度良好。方法与案例可为实验课程改革提供参考和借鉴。

关键词：电工学 BOPPPS模式课内实验教学混合学习教学设计

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实验辅助“电子技术”课堂教学探索与实践

电气电子教学学报 2024年第3期46卷 211-214页

作者：陈志强王丽安斯光童仁圆李青中国计量大学电工电子教学中心杭州310018

探索了“电子技术”课程JIT(Just In Time,即时)实验辅助课堂教学的课程改革。通过分析教学中存在的问题,优化了教学内容,搭建了灵活、便携的JIT实验平台,设计了JIT实验用例。课堂实践结果表明,JIT实验辅助教学激发了学生的学习热情,提... 详细信息

探索了“电子技术”课程JIT(Just In Time,即时)实验辅助课堂教学的课程改革。通过分析教学中存在的问题,优化了教学内容,搭建了灵活、便携的JIT实验平台,设计了JIT实验用例。课堂实践结果表明,JIT实验辅助教学激发了学生的学习热情,提高了学生的工程实践能力,收到良好的教学效果。

关键词：课堂教学教学改革电子技术

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含共享储能的数据中心微网群分布式优化调度

电网技术 2024年第8期48卷 3238-3247,I0056,I0058-I0063页

作者：王继东许秋铭黄婷孔祥玉智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市南开区300072 华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

多个数据中心微网可联合成微网群以实现不同数据中心微网的资源联动和能量互补。首先,建立了含共享储能的数据中心微网群运行模型,考虑了不同数据中心微网间的功率交互、数据负载交互、碳配额交互及共享储能容量使用权分配等耦合约束。... 详细信息

多个数据中心微网可联合成微网群以实现不同数据中心微网的资源联动和能量互补。首先,建立了含共享储能的数据中心微网群运行模型,考虑了不同数据中心微网间的功率交互、数据负载交互、碳配额交互及共享储能容量使用权分配等耦合约束。其次,提出了考虑时变容量使用权和旋转备用服务的共享储能容量分配与运行策略,以进一步提高共享储能的效能。然后,采用高斯混合模型对数据中心微网内可再生发电的预测误差概率分布进行精确拟合,并结合机会约束处理预测误差的不确定性。最后,通过交替方向乘子法实现各个数据中心微网的独立求解,并引入动态乘子更新策略和预测-矫正因子以提高算法的收敛性。所提模型与方法的有效性在仿真中得到验证。

关键词：数据中心微网多资源交互共享储能分布式优化高斯混合机会约束

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基于位置度量关系的自动驾驶3D目标检测

光电子·激光 2024年

作者：杨璐何华林任凤雷毕重科天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津大学智能与计算学部

针对现有的基于激光雷达的3D目标检测网络中的损失函数存在优化难度较大，计算成本高，检测精度低的问题，提出一种改进的激光雷达3D目标检测网络。首先，使用全新的交并比损失函数来更好的度量预测框和真实框的位置关系；随后，优化现... 详细信息

针对现有的基于激光雷达的3D目标检测网络中的损失函数存在优化难度较大，计算成本高，检测精度低的问题，提出一种改进的激光雷达3D目标检测网络。首先，使用全新的交并比损失函数来更好的度量预测框和真实框的位置关系；随后，优化现有网络的特征编码方式以获取更丰富的点云特征；最后，对锚框正负样本阈值设定进行改进实现更合理的正负样本分配。针对自动驾驶领域，利用KITTI数据集进行相关的实验验证。实验结果显示，改进网络相对于基准网络在KITTI数据集行人和骑行者等小目标分别检测精度提升6.57%，4.60%，平均检测精度提升5.81%。

关键词：自动驾驶激光雷达 3D目标检测损失函数注意力机制