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基于改进有限时间的电力系统混沌控制

天津理工大学学报 2025年第1期41卷 64-69页

作者：王红君李淑一赵辉陶纪中天津理工大学天津市复杂系统控制理论与应用重点实验室天津理工大学电气电子工程学院天津农学院工程技术学院

在某些特殊条件下，电力系统会受影响产生混沌振荡现象，影响电网的安全稳定运行。比如，电力系统在运行过程中产生过多的无功功率将会导致电压相角偏移，从而进一步引发电力系统混沌振荡现象。通过对电力系统相对电角度和相对角速度的... 详细信息

在某些特殊条件下，电力系统会受影响产生混沌振荡现象，影响电网的安全稳定运行。比如，电力系统在运行过程中产生过多的无功功率将会导致电压相角偏移，从而进一步引发电力系统混沌振荡现象。通过对电力系统相对电角度和相对角速度的调控和观测，可以实现电力系统稳定性的控制。文中首先对二阶电力系统模型(model of second order power system, MSOPS)进行混沌振荡的动力学分析，综合利用反步法和固定时间控制器等方法，设计了一种改进有限时间(finite-time, FT)的控制器，既实现了对电力系统混沌振荡的抑制又减轻了计算负担、提升系统收敛速度。最后采用MATLAB软件进行数值仿真表明：文中提出的控制策略能够快速抑制电力系统的混沌状态，验证了控制方法的鲁棒性和快速性。

关键词：电力系统有限时间混沌控制反步法

基于EMR信号的SiC MOSFET栅氧化层退化状态监测方法

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天津理工大学学报 2025年第2期41卷 57-64页

作者：李巍杜明星天津理工大学电气工程与自动化学院天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室

栅氧化层退化是碳化硅-金属-氧化物-半导体场效应晶体管(silicon carbide metal-oxide-semiconductor field effect transistor, SiC MOSFET)最常见的失效形式之一，栅氧化层状态监测是电力电子系统稳定运行的重要保证。因此，文中提出... 详细信息

栅氧化层退化是碳化硅-金属-氧化物-半导体场效应晶体管(silicon carbide metal-oxide-semiconductor field effect transistor, SiC MOSFET)最常见的失效形式之一，栅氧化层状态监测是电力电子系统稳定运行的重要保证。因此，文中提出了一种基于电磁辐射(electromagnetic radiation, EMR)信号的SiC MOSFET栅氧化层退化状态监测方法。首先在SiC MOSFET导通过程分析基础上，推导出栅氧化层老化程度与漏极电流变化率之间的关系；其次，把SiC MOSFET模块当作一个磁偶极子，测量其EMR信号，分析可知栅氧化层老化会引起EMR信号频谱幅值减小；最后，以SiC MOSFET组成的Buck变换器为被测对象，利用近场探头捕获EMR信号，根据其频谱幅值监测栅氧化层退化的程度。实验结果表明，SiC MOSFET栅氧化层退化对低频段的EMR信号频谱影响较大，在谐振点6.3 MHz附近出现峰值，并且随着栅氧化层老化程度加深，EMR信号频谱幅值也相应减小。

关键词：碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管栅氧化层老化电磁辐射

基于传递函数的IGBT模块结温估计及老化监测方法

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天津理工大学学报 2025年第1期41卷 36-43页

作者：孙谢鹏杜明星胡经纬天津理工大学复杂系统控制理论及应用天津市重点实验室天津理工大学电气工程与自动化学院

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)模块的Cauer模型与可靠性密切相关，因此研究Cauer模型及其参数的提取方法具有重要的实际意义。基于此，以三阶Cauer模型为例，研究了基于底板温度传递函数的热网络模型参... 详细信息

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)模块的Cauer模型与可靠性密切相关，因此研究Cauer模型及其参数的提取方法具有重要的实际意义。基于此，以三阶Cauer模型为例，研究了基于底板温度传递函数的热网络模型参数提取方法，并利用该模型实现了结温准确估计和老化状态监测。首先，建立了底板温度传递函数与热网络模型参数的关系，确定了三阶Cauer频域模型的热阻和热容。其次，根据得到的三阶Cauer频域模型反推出结温传递函数，进而求得结温表达式，实现IGBT模块结温估计并实验验证其准确性。最后，将该方法与国际电工委员会(international electrotechnical commission, IEC)标准下的总热阻计算方法相比，计算误差小于1%,且实现了结温的准确估计。此外，基于此方法可以实现对IGBT模块、热界面材料(thermal interface material, TIM)和散热片散热效果的状态监测。

关键词：绝缘栅双极型晶体管 Cauer频域模型传递函数结温估计状态监测

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基于改进YOLOv8的路面裂缝检测方法

天津理工大学学报 2025年

作者：刘宏利吕文涛邵磊李季天津理工大学天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津理工大学电气工程与自动化学院

为防止行车安全隐患并延长路面的使用寿命，快速且准确的裂缝检测是至关重要的环节。为满足算法体积和精度的要求，基于YOLOv8提出了一种轻量化裂缝检测模型。首先使用改进后的轻量化Ghost模块与Conv和C2f结合，依靠更少的卷积核生成更... 详细信息

为防止行车安全隐患并延长路面的使用寿命，快速且准确的裂缝检测是至关重要的环节。为满足算法体积和精度的要求，基于YOLOv8提出了一种轻量化裂缝检测模型。首先使用改进后的轻量化Ghost模块与Conv和C2f结合，依靠更少的卷积核生成更高精度的特征图；随后在颈部引入跨尺度特征融合模块，在Concat模块前添加额外的Conv，将不同尺度的特征进行融合，提高对信息捕捉能力的同时降低冗余计算；最后在主干网络添加级联组注意力机制，将特征分成不同区域并分配不同权重，进一步提升对小目标的检测能力。实验结果表明与YOLOv8相比改进后的模型，mAP值提升了1.8%，Precision提升了3.4%，Recall提升了1.2%，模型大小降低了51.5%，Parameters降低了55.7%，可在不同场景下对裂缝进行高效准确的检测。

关键词：深度学习图像识别轻量化网络 YOLOv8 裂缝检测

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海上漂浮式光伏多浮体间电缆跨接方法研究

工程科学学报 2025年第2期47卷 389-400页

作者：孔祥玉邵阳苹付强俞露杰刘宏斌天津市新能源电力变换传输与智能控制重点实验室(天津理工大学) 天津300384 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

浮体间跨接电缆因设计不合理,在运行期间出现过度弯曲、拉伸、与浮体碰撞等现象,影响系统可靠运行.针对跨浮体电缆容易出现疲劳失效的问题,本文提出一种海上漂浮式光伏多浮体间电缆跨接方法.首先,对浮体结构进行分析,确定典型六边形浮... 详细信息

浮体间跨接电缆因设计不合理,在运行期间出现过度弯曲、拉伸、与浮体碰撞等现象,影响系统可靠运行.针对跨浮体电缆容易出现疲劳失效的问题,本文提出一种海上漂浮式光伏多浮体间电缆跨接方法.首先,对浮体结构进行分析,确定典型六边形浮体间的电缆跨接方案.其次,通过分析浮体结构对跨接方案的影响,确定电缆跨浮体设计步骤中的关键参数与限制条件;通过与现阶段跨接电缆保护手段对比,提出一种通过合理规划跨接参数满足运行要求的方法,建立电缆跨接方案两阶段求解框架;采用信赖域粒子群算法在第一阶段求解出跨接方案变量的可行解区域,第二阶段在可行解区域中求解出疲劳寿命最大值作为跨接方案最优解.最后,在Orcaflex软件搭建电缆跨接模型对最终方案进行校验,通过算例分析验证本文所提方法的有效性.研究表明,通过对合理规划跨接电缆路径,可以在一定程度上缓解电缆的弯曲状态,降低疲劳损伤,可以在运行年限期间可靠运行.

关键词：漂浮式光伏电缆跨浮体连接疲劳失效信赖域粒子群

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基于就地量测信息的交直流混合微电网功率协调控制

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电力科学与工程 2025年

作者：李鹏飞乔海岩许慧敏陈灵强赵伟康河北工程大学信息与电气工程学院天津市新能源电力变换传输与智能控制重点实验室(天津理工大学)

为解决新能源随机波动、负荷暂态冲击给交直流混合微电网稳定运行造成的问题，提出一种无互联通信下功率自主互支撑方法。互联直流-交流(DC-AC)变换器通过引入频率-直流电压自适应控制，基于就地量测双边交、直流子系统频率、直流电压... 详细信息

为解决新能源随机波动、负荷暂态冲击给交直流混合微电网稳定运行造成的问题，提出一种无互联通信下功率自主互支撑方法。互联直流-交流(DC-AC)变换器通过引入频率-直流电压自适应控制，基于就地量测双边交、直流子系统频率、直流电压等信息，将交、直流子系统有机耦合，通过感知双边频率/直流电压波动自适应调整其互联传输功率，为受扰子系统提供实时功率支援。对交、直流子系统中分布式松弛单元采用下垂控制，以使其能够按照额定容量比合理承担扰动功率，最终实现交、直流系统间功率协同互济。仿真实验结果表明，采用所提方法时，仅仅利用就地量测信息即实现了交直流混合微电网全局相互支撑，这大大提升了非计划性暂态冲击下系统的运行稳定性及控制灵活性。

关键词：交直流微电网互支撑分布式松弛单元稳定性互联DC-AC

基于改进的两维Otsu管道红外图像高温区域分割研究（英文）

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光谱学与光谱分析 2019年第5期39卷 1637-1642页

作者：邵磊张一鸣李季刘宏利陈小奇于晓天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津理工大学电气电子工程学院天津300384

石化管道通常可分为常温区域和高温区域两部分。高温区域的存在影响着整个系统的安全运行,热量的散失将会引起资源的浪费及环境的污染等一系列问题。红外光谱图像能够较好地描述石化管道的高温区域,但是如何从中提取高温区域是红外光谱... 详细信息

石化管道通常可分为常温区域和高温区域两部分。高温区域的存在影响着整个系统的安全运行,热量的散失将会引起资源的浪费及环境的污染等一系列问题。红外光谱图像能够较好地描述石化管道的高温区域,但是如何从中提取高温区域是红外光谱图像处理的一类难题。为实现从红外图像中,将高温区域准确快速分割出来的目的,基于经典的一维Otsu算法提出一种改进的二维多阈值自动获取方法。该算法首先对管道红外图像进行经典单阈值分割,将图像划分为背景和管道两部分。然后基于管道图像区域,以管道灰度图像与平均值图像作为图像二维,对目标图像进行二维双阈值分割,最终将较大的阈值作为划分管道常温区域与高温区域的分割点。将本算法对不同的管线进行多次试验分析,结果表明,采用改进的二维Otsu多阈值算法能够更加清晰的将管道从复杂背景中提取出来,并在此基础上把高温区域更精确的分割。

关键词：管道红外图像目标提取管道高温区域红外目标提取

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基于改进DenseNet的田间杂草识别

农业工程学报 2021年第18期37卷 136-142页

作者：赵辉曹宇航岳有军王红君天津理工大学电气电子工程学院天津市复杂系统控制理论与应用重点实验室天津300384

精确、快速地获取作物和杂草的类别信息是实现自动化除草作业的重要前提。为解决复杂环境下农作物田间杂草种类的高效准确识别问题,该研究提出一种基于改进DenseNet的杂草识别模型。首先,在DenseNet-121网络的基础上,通过在每个卷积层... 详细信息

精确、快速地获取作物和杂草的类别信息是实现自动化除草作业的重要前提。为解决复杂环境下农作物田间杂草种类的高效准确识别问题,该研究提出一种基于改进DenseNet的杂草识别模型。首先,在DenseNet-121网络的基础上,通过在每个卷积层后引入高效通道注意力(Efficient Channel Attention,ECA)机制,增加重要特征的权重,强化杂草特征并抑制背景特征;其次,通过DropBlock正则化随机隐藏杂草图像部分特征块,以提升模型的泛化能力,增强模型识别不同类型杂草的适应性;最后,以自然环境下玉米幼苗和6类伴生杂草作为样本,在相同试验条件下与VggNet-16、ResNet-50和未改进的DenseNet-121模型进行对比试验。结果表明,改进的DenseNet模型性能最优,模型大小为26.55 MB,单张图像耗时0.23 s,平均识别准确率达到98.63%,较改进前模型的平均识别准确率提高了2.09个百分点,且综合性能高于VggNet-16、ResNet-50模型;同时,通过采用梯度加权类激活映射图(Gradient-weighted Class Activation Mapping,Grad-CAM)可视化热度图方法分析,得出改进前后模型的类别判断概率分别为0.68和0.99,本文模型明显高于未改进模型,进一步验证了改进模型的有效性。该模型能够很好地解决复杂环境下农作物和杂草的种类精准识别问题,为智能除草机器人开发奠定了坚实的技术基础。

关键词：图像识别卷积神经网络高效通道注意力 DropBlock 田间杂草

基于最小平均距离免疫算法的模糊红外图像分割（英文）

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光谱学与光谱分析 2018年第11期38卷 3645-3652页

作者：于晓周子杰 Kamil Ríha 天津理工大学电气电子工程学院天津市复杂系统控制理论与应用重点实验室天津300384 Department of Telecommunications Brno University of TechnologyBRNO 61200Czech Republic

由于犯罪分子利用各种方法来避开传统的刑侦图像技术,因而红外图像逐渐成为获取犯罪现场痕迹的有效手段。然而,从犯罪现场拍摄的红外图像其目标痕迹大多是弱化的,所以在这类红外图像中分割目标是一项具有挑战性的任务。已有基于生物免... 详细信息

由于犯罪分子利用各种方法来避开传统的刑侦图像技术,因而红外图像逐渐成为获取犯罪现场痕迹的有效手段。然而,从犯罪现场拍摄的红外图像其目标痕迹大多是弱化的,所以在这类红外图像中分割目标是一项具有挑战性的任务。已有基于生物免疫的各类算法尚未明确描述免疫分割作用领域,以及免疫网络算法模型中的免疫识别距离。为实现对目标痕迹弱化红外图像的有效分割,提出了一种新的具有免疫作用领域和最小平均免疫识别距离的人工免疫构架,设计了一种具备最小平均距离免疫域的免疫分割算法。该方法根据红外图像的特点,采用多步分类算法、免疫变异和自适应免疫最小均距识别方法,根据目标区域和背景区域的总体统计特性实现最佳分类。实验结果表明,提出的基于最小平均距离的免疫算法能够有效地分割目标弱化的红外图像。与经典的边缘模板和区域模板方法相比,该算法具有更好的分割效果,尤其是针对目标弱化红外图像的分割,该算法能够较好地给出五个手指的边界轮廓。

关键词：模糊红外图像图像分割免疫域