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基于空间感知和特征增强的三维点云分类与分割研究

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光电子．激光 2024年第7期35卷 753-760页

作者：方银张惊雷文彪天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384

针对直接处理点云数据的深度神经网络PointNet++无法充分学习点云形状信息的问题,提出一种融合空间感知模块和特征增强模块(spatial awareness and feature enhancement,SAFE)的三维点云分类与分割方法(SAFE-PointNet++)。首先,设计了... 详细信息

针对直接处理点云数据的深度神经网络PointNet++无法充分学习点云形状信息的问题,提出一种融合空间感知模块和特征增强模块(spatial awareness and feature enhancement,SAFE)的三维点云分类与分割方法(SAFE-PointNet++)。首先,设计了空间感知(spatial awareness,SA)模块,使特征提取网络在特征升维时融合了包含空间结构的权重信息,增强了特征在空间上的表现力。其次,设计了特征增强(feature enhancement,FE)模块,通过把增强后的几何信息和附加信息拆分并分别进行编码,达到充分利用点云附加信息的目的。实验结果表明,在ModelNet40和S3DIS数据集上,SAFE-PointNet++与其他10种经典网络相比具有更高的分类和分割精度。

关键词：三维点云空间感知(SA) 特征增强(FE) 分类与分割

基于交叉自注意力机制的LiDAR点云三维目标检测

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光电子．激光 2024年第1期35卷 75-83页

作者：张素良张惊雷文彪天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384

针对基于深度学习的激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)点云三维(3D)目标检测对小目标的检测精度较低和噪声干扰问题,提出一种基于交叉自注意力机制的3D点云目标检测方法CSA-RCNN(cross self-attention region convolutional ... 详细信息

针对基于深度学习的激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)点云三维(3D)目标检测对小目标的检测精度较低和噪声干扰问题,提出一种基于交叉自注意力机制的3D点云目标检测方法CSA-RCNN(cross self-attention region convolutional neural network)。利用交叉自注意力(cross self-attention,CSA)同时学习点云的坐标和特征,并设计多尺度融合(multi-scale fusion,MF)模块自适应捕捉各层级多尺度特征。此外,还设计重叠采样策略对感兴趣目标区域选择性地重采样以获得更多前景点,有效降低了噪声采样。在广泛使用的KITTI数据集上进行算法性能测试,结果表明,本文方法对行人等小目标的检测精度有较大提升,平均精度均值相比PointRCNN等4种经典算法均获得提升,显著提高3D点云目标的检测性能。

关键词：三维(3D)目标检测点云交叉自注意力(CSA) 多尺度

基于IGDT的含广义储能的独立直流微网日前优化调度

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电力工程技术 2024年第1期43卷 50-59页

作者：张超马幼捷周雪松王才巍何晓宇天津理工大学(天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室) 天津300384 天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节,提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此,文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的... 详细信息

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节,提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此,文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先,构建含超级电容的混合储能系统,以降低蓄电池运行成本,将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合,形成广义储能,充分发挥微电网系统内灵活性资源特性;其次,考虑系统风光荷不确定性,引入IGDT模型,在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型,从2种决策角度追求降低风险与最大化收益;最后,基于算例仿真分析,证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响,验证了模型的有效性和可参考性。

关键词：独立直流微电网日前调度信息间隙决策理论(IGDT) 广义储能柔性负荷不确定性

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基于自抗扰控制的并网逆变器环流抑制策略

电测与仪表 2024年第9期61卷 92-100,157页

作者：周雪松尹博文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与应用重点实验室天津300384

谐波交互是影响微网正常运行的主要扰动之一,为此带来的谐波谐振和谐波环流等问题备受关注。环流抑制是确保微网系统可靠工作的关键技术,为应对双闭环PI控制受扰动情况下抑制环流效果不佳,提出了一种基于自抗扰控制的多逆变器并联环流... 详细信息

谐波交互是影响微网正常运行的主要扰动之一,为此带来的谐波谐振和谐波环流等问题备受关注。环流抑制是确保微网系统可靠工作的关键技术,为应对双闭环PI控制受扰动情况下抑制环流效果不佳,提出了一种基于自抗扰控制的多逆变器并联环流抑制策略,由线性扩张状态观测器对扰动进行估计并进行反馈补偿,配合独有的带宽法调参改善多逆变器并联均流控制效果。文章的主要内容是:建立了逆变器拓扑结构,进行环流的数学物理机理分析,通过两台逆变器并联在并网情况下的MATLAB仿真,证明了并联系统在扰动存在的条件下,自抗扰控制对环流有较好的抑制能力,使系统有很好的动态响应性能和均流效果,提高了并联系统的抗扰能力和可靠性。

关键词：微网并联并网环流抑制自抗扰控制

计及多重需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳运行

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电力工程技术 2024年第2期43卷 21-32页

作者：吴艳娟张亦炫王云亮天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384 天津市新能源电力变换传输与智能控制重点实验室天津300384

为挖掘需求侧资源响应潜力,文中提出一种计及多重需求响应的综合能源系统(integrated energy system,IES)多时间尺度低碳调度策略。首先,考虑到需求侧资源在不同时间尺度下的响应差异性,建立计及价格型和激励型的多重综合需求响应(integ... 详细信息

为挖掘需求侧资源响应潜力,文中提出一种计及多重需求响应的综合能源系统(integrated energy system,IES)多时间尺度低碳调度策略。首先,考虑到需求侧资源在不同时间尺度下的响应差异性,建立计及价格型和激励型的多重综合需求响应(integrated demand response,IDR)模型。然后,为减少源、荷预测误差对IES运行的影响,分别构建日前低碳经济调度模型和日内双时间尺度滚动优化平抑模型。最后,算例仿真设置不同场景进行对比分析。结果表明,相比传统IDR,多重IDR能有效挖掘用户响应潜力,提升系统经济性。此外,计及多重IDR的多时间尺度调度策略能有效缓解源、荷误差带来的功率波动并降低系统碳排放量,实现IES低碳、经济和稳定运行。

关键词：综合能源系统(IES) 综合需求响应(IDR) 氢能多时间尺度低碳优化响应差异性

基于奖惩阶梯型碳价机制的能源枢纽低碳优化策略

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电力工程技术 2024年第3期43卷 88-98页

作者：吴艳娟靳鹏飞刘长铖王云亮天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384 天津市新能源电力变换传输与智能控制重点实验室天津300384

为进一步降低碳排放水平以及源-荷不确定性对系统运行的影响,文中提出一种基于奖惩阶梯型碳价机制和分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)的能源枢纽(energy hub,EH)日前-日内-实时多时间尺度低碳优化调度策... 详细信息

为进一步降低碳排放水平以及源-荷不确定性对系统运行的影响,文中提出一种基于奖惩阶梯型碳价机制和分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)的能源枢纽(energy hub,EH)日前-日内-实时多时间尺度低碳优化调度策略。引入奖惩阶梯型碳价计算方法,构建EH日前低碳优化调度模型,并制定基于DMPC的日内滚动和实时调整的反馈闭环优化策略,降低源-荷预测误差,提高传统模型预测控制(model predictive control,MPC)的求解效率。在日内阶段,构建以阶梯型碳成本、运行成本和储能调整惩罚成本之和最小为目标的日内滚动优化模型;在实时阶段,分解整体优化问题,建立基于DMPC的多智能体实时调整模型。算例结果表明,文中所提策略能够有效提升系统经济效益,降低源-荷不确定性,实现EH的低碳经济、稳定可靠运行。

关键词：能源枢纽(EH) 碳交易多时间尺度低碳经济调度分布式模型预测控制(DMPC) 综合能源系统(IES) 多目标优化

一种针对室内关键目标检测的改进YOLOv8算法

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第9期38卷 143-149页

作者：岳有军张远锟赵辉王红君天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384

随着社会服务型机器人的发展,室内目标检测成为机器人识别场景的重要任务。针对现有网络在室内目标检测任务中存在的检测精度低、检测速度慢、难以应用在嵌入式设备上的问题,提出了一种基于YOLOv8的轻量化改进网络。针对场景中存在难以... 详细信息

随着社会服务型机器人的发展,室内目标检测成为机器人识别场景的重要任务。针对现有网络在室内目标检测任务中存在的检测精度低、检测速度慢、难以应用在嵌入式设备上的问题,提出了一种基于YOLOv8的轻量化改进网络。针对场景中存在难以识别的小目标的问题,增加一个检测头以提高对小目标的检测精度;引入Ghost Bottleneck替换网络Neck部分中C2f模块中的bottlencek,将网络中后半部分卷积中的SiLu激活函数替换为H-swish激活函数,减少网络的参数量和计算量,提高检测速度,降低网络的移植难度;在Neck部分中添加MRLA注意力机制,加强不同层之间的联系,增加特征提取能力,提高整体识别精度。实验结果表明:在室内场景数据集上,改进后的算法较原算法平均精度提升了3.6%,检测速度为72 frame/s,同时网络参数量较原网络减少约11%,能满足检测的准确性和实时性,优于目前主流算法。

关键词：目标检测 YOLOv8 室内场景注意力机制 GhostNet

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垂直起降系统的互补滑模与情感神经网络控制

重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第3期38卷 113-121页

作者：贾超高诗鉴高铭谷海青天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384

针对具有未知扰动的垂直起降机双闭环控制系统,提出一种基于连续径向基情感神经网络的互补积分滑模控制策略。建立了包含未知扰动项的垂直起降机的数学模型,为系统内外环分别设计滑模控制器和互补积分滑模控制器,基于对系统鲁棒性的考量... 详细信息

针对具有未知扰动的垂直起降机双闭环控制系统,提出一种基于连续径向基情感神经网络的互补积分滑模控制策略。建立了包含未知扰动项的垂直起降机的数学模型,为系统内外环分别设计滑模控制器和互补积分滑模控制器,基于对系统鲁棒性的考量,利用连续径向基情感神经网络逼近系统未知扰动项,给出神经网络权重的自适应律,形成一套新型的复合控制策略,利用Lyapunov方法分析了系统的稳定性。通过对垂直起降机的仿真实验与实物实验进行分析对比,证明了所设计的控制器具有更快的收敛速度、更高的跟踪精度和更佳的鲁棒性。

关键词：垂直起降机互补积分滑模情感神经网络偏角控制

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多传感器融合SLAM研究综述

现代雷达 2024年第8期46卷 29-39页

作者：高强陆科帆吉月辉刘俊杰许亮魏光睿天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384

如今,移动机器人技术的发展使得同步定位与建图(SLAM)技术越来越受到学者的关注。在未知环境下,使移动机器人能够自主完成建图或者探索,是SLAM最基本的要求。在过去的十年,单传感器为机器人的建图和探索提供了良好的效果,而多传感器融合... 详细信息

如今,移动机器人技术的发展使得同步定位与建图(SLAM)技术越来越受到学者的关注。在未知环境下,使移动机器人能够自主完成建图或者探索,是SLAM最基本的要求。在过去的十年,单传感器为机器人的建图和探索提供了良好的效果,而多传感器融合SLAM则以其强鲁棒、高精度的技术特性,为提升移动机器人建图的精度和速度提供了更高的可能性,成为了SLAM发展的主要研究方向。文中总结了现今多传感器融合SLAM的方案,首先对单传感器方案进行了比较;然后对多传感器融合技术的方案进行了对比;最后,分析了多传感器融合SLAM的难点与解决方案,并对多传感器融合SLAM的未来与发展进行了探讨。

关键词：移动机器人单传感器多传感器融合同步定位与建图