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基于注意力机制的多尺度融合人群计数算法

计算机工程 2024年第3期50卷 290-297页

作者：谢新林尹东旭张涛源谢刚太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 太原科技大学先进控制与装备智能化山西省重点实验室山西太原030024

针对人群计数图像人头尺度变化大、背景噪声高等问题,提出一种基于注意力机制的多尺度融合人群计数算法,以充分聚合多尺度信息,并有效区分背景噪声。构建基于残差连接的空洞空间金字塔池化,通过残差结构以及多个不同扩张率的空洞卷积在... 详细信息

针对人群计数图像人头尺度变化大、背景噪声高等问题,提出一种基于注意力机制的多尺度融合人群计数算法,以充分聚合多尺度信息,并有效区分背景噪声。构建基于残差连接的空洞空间金字塔池化,通过残差结构以及多个不同扩张率的空洞卷积在捕获多尺度头部目标特征的同时融入浅层特征图的空间细节信息,提高特征图质量;构建跨层多尺度特征融合模块,融合浅层和深层分支不同大小的边缘细节信息和上下文语义信息,并设计基于多分支的特征融合模块,融合不同感受野大小的多尺度信息以缓解大规模人头尺度变化的问题;构建基于矩阵相似运算的通道和空间注意力机制模块提取像素级特征权重,加强网络对于背景和人头目标的判别能力,自适应矫正位置信息。实验结果表明,相比11种对比算法的最优值,所提算法在SHA数据集上的平均绝对误差和均方根误差指标降低1.4%、4.2%,在UCF_CC_50数据集上降低4.9%、1.8%,能够精确地预测人群分布状态和估计人群数量,生成高质量的人群密度图。

关键词：人群计数多尺度融合注意力机制卷积神经网络密度图

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STAR-RIS辅助的NOMA系统物理层安全性能优化

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通信学报 2024年第5期45卷 214-225页

作者：李美玲王玉旻王思敬张海君太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083

针对实际通信场景中非理想信道状态信息以及非理想串行干扰删除等非理想因素的强耦合特性使可同时反射和透射的可重构智能超表面(STAR-RIS)辅助的非正交多址接入(NOMA)传输系统安全性能无法准确衡量的问题,提出了基于惩罚对偶分解(PDD)... 详细信息

针对实际通信场景中非理想信道状态信息以及非理想串行干扰删除等非理想因素的强耦合特性使可同时反射和透射的可重构智能超表面(STAR-RIS)辅助的非正交多址接入(NOMA)传输系统安全性能无法准确衡量的问题,提出了基于惩罚对偶分解(PDD)和块坐标下降(BCD)的融合算法,联合优化基站的波束成形矢量和STAR-RIS相移系数,实现系统最低安全传输速率的最大化。结果表明,所提融合算法相比BCD算法可以明显增加最低安全传输速率,性能至少提升10%。

关键词：可同时反射和透射的可重构智能超表面非正交多址接入物理层安全块坐标下降惩罚对偶分解

ZnO:Na纳米晶室温表面光电压气敏机理的研究

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材料工程 2024年第2期52卷 218-226页

作者：隆小芹哈万•阿仁王展梁玉卿平特伍沙王子强孙翼飞余飞袁欢西南民族大学电子信息学院成都610041 电子科技大学光电科学与工程学院成都610054

采用简单溶胶凝胶法在溅射有Au/Ti叉指电极的PET柔性基底上制备出不同Na掺杂浓度的ZnO纳米晶。通过对样品的微结构和光学性质表征,探究光辅助室温NO_(2)气敏机理与表面光电压之间的联系。X射线衍射(XRD)结果显示所有样品均为六方纤锌矿... 详细信息

采用简单溶胶凝胶法在溅射有Au/Ti叉指电极的PET柔性基底上制备出不同Na掺杂浓度的ZnO纳米晶。通过对样品的微结构和光学性质表征,探究光辅助室温NO_(2)气敏机理与表面光电压之间的联系。X射线衍射(XRD)结果显示所有样品均为六方纤锌矿结构,Na的掺杂并没有出现Na及其氧化物的衍射峰。室温气敏测试结果显示Na掺杂ZnO纳米晶具有优良的室温气敏性能,能够检测到0.94 mg/m^(3)浓度的NO_(2),相对于纯ZnO纳米晶体气敏响应明显提高。表面光电压谱(SPV)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)实验结果表明掺杂ZnO样品的室温气敏性可能与其表面缺陷含量和缺陷能级有关。Na掺杂能够显著增强光生电荷的分离,同时也引入了更多的氧空位(Vo)和活性位点,促进了NO_(2)气体与表面吸附电离氧缺陷的反应。另外光学带隙的蓝移和新产生的缺陷能级也进一步提高了对NO_(2)气体的灵敏度。

关键词： ZnO 掺杂表面光电压谱气敏叉指电极

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基于机器视觉的钢水自动化取样

现代电子技术 2024年第1期47卷 118-123页

作者：黄莉邢津榕武迎春太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

钢水分析是钢铁生产重要的过程控制环节。针对现有人工钢水取样危险系数高、工作环境恶劣,基于机器视觉的钢水自动化取样系统设计,采用机械臂完成钢水自动化取样。基于CCD获取的钢水样件图像,设计了分区特征提取算法,实现了图像坐标系... 详细信息

钢水分析是钢铁生产重要的过程控制环节。针对现有人工钢水取样危险系数高、工作环境恶劣,基于机器视觉的钢水自动化取样系统设计,采用机械臂完成钢水自动化取样。基于CCD获取的钢水样件图像,设计了分区特征提取算法,实现了图像坐标系下抓取位置及抓取方向的识别。通过摄像机标定、手眼标定、末端转轴映射函数,完成了图像坐标系下抓取位置、方向到机械臂基座坐标系下抓取位置、姿态的转化。实验验证了设计系统的有效性,针对直径6 mm、长度为50 mm的钢水样件把手,机械臂定位抓取位置偏差不高于2 mm,方向偏差不高于2°,精度满足应用需求。

关键词：机器视觉自动化取样特征提取摄像机标定手眼标定末端转轴映射

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直流伺服电机新型位置-速度控制策略

实验技术与管理 2024年第5期41卷 127-134页

作者：郭荣盛邵雪卷陈志梅太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

针对由直流电机位置伺服系统自身参数不确定以及外部扰动影响,导致系统响应速度、控制精度降低的问题,提出了一种新型位置-速度双环控制策略。速度控制器采用模糊内模PID(proportional-integral-differential)控制,利用模糊原理实现对内... 详细信息

针对由直流电机位置伺服系统自身参数不确定以及外部扰动影响,导致系统响应速度、控制精度降低的问题,提出了一种新型位置-速度双环控制策略。速度控制器采用模糊内模PID(proportional-integral-differential)控制,利用模糊原理实现对内模PID控制器参数,即滤波时间常数λ的在线智能整定;位置控制器采用基于自抗扰的非奇异快速终端滑模控制(non-singular fast terminal sliding mode control,NFTSMC),利用线性扩张状态观测器对系统总体的内外干扰进行估计,并以反馈形式进行补偿,同时采用NFTSMC对系统的状态变量进行跟踪,以提高系统的跟踪性能和抗干扰性;最后使用仿真与实验方法验证了新型双闭环控制策略对直流电机位置伺服系统具有良好的控制性能。

关键词：自抗扰非奇异快速终端滑模内模PID 模糊控制位置伺服系统

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多物理场耦合下不同因素对大功率液冷充电电缆温度影响的仿真研究

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广东电力 2024年第6期37卷 111-119页

作者：贾璐萌李宏杰李旭涛邓若宇杜剑锋王安红太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

为解决新能源电动汽车快速补能带来的热效应显著上升和充电电缆线径不可能相应增大的互相矛盾问题,基于电磁温度流体多物理场耦合的有限元仿真模型,提出对充电电缆增加主动降温的空间冷却通道,对比分析在不改变缆芯横截面积和环境温度... 详细信息

为解决新能源电动汽车快速补能带来的热效应显著上升和充电电缆线径不可能相应增大的互相矛盾问题,基于电磁温度流体多物理场耦合的有限元仿真模型,提出对充电电缆增加主动降温的空间冷却通道,对比分析在不改变缆芯横截面积和环境温度的前提下冷却介质种类、冷却通道结构、冷却液流速对超快速充电场景下充电电缆缆芯温度及载流量的影响。仿真结果表明:冷却通道管径对充电电缆导体温度与载流量影响最大;液冷较强制风冷的冷却效果更为显著;理想的冷却介质流速为0.1~0.15 m/s。当缆芯截面积为70 mm^(2)、冷却液流速为0.1 m/s、冷却介质为乙二醇水溶液、冷却通道与缆芯横截面积之比为1.25时,充电电缆载流量达到600 A,温度为49.7℃。相关研究为超快速充电场景下大功率冷却型充电电缆的结构优化与设计提供了参考依据。

关键词：超快速充电充电电缆载流量冷却通道多物理场耦合

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利用参考电压注入的Buck变换器电感电容估计

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哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 114-120页

作者：彭程陈晨姜东升闵闰童乔凌武汉科技大学信息科学与工程学院武汉430081 北京空间飞行器总体设计部北京100094 华中科技大学光学与电子信息学院武汉430074

电路的元件参数,尤其是电感和电容值,严重影响着Buck变换器的控制性能。提出了一种参考电压脉冲注入法用于电感和电容的在线估计。为了提高Buck变换器中电感和电容值的估计精度,利用原稳态和新稳态构建满秩状态方程,在线推导算法所需寄... 详细信息

电路的元件参数,尤其是电感和电容值,严重影响着Buck变换器的控制性能。提出了一种参考电压脉冲注入法用于电感和电容的在线估计。为了提高Buck变换器中电感和电容值的估计精度,利用原稳态和新稳态构建满秩状态方程,在线推导算法所需寄生参数和负载电阻。研究基于电感伏秒特性和电容电荷平衡特性的精确离散时间变换器模型,为元件参数估计奠定了基础。通过给参考电压注入短脉冲信号,并使用PID控制器对电路中的电感电流和输出电压进行调节,建立了用于参数估计的瞬态和新稳态。利用瞬态中采样的电压和电感电流估计电感和电容值,避免了稳态时的收敛问题。基于提出的平均电感电流估计算法,电流采样频率降低至开关频率。最后,在Matlab/Simulink平台上进行了仿真验证,结果表明:即使在考虑实际噪声的情况下,电感和电容值的最大估计误差分别小于2%和4.2%;相较于其他参数估计算法,参考电压脉冲注入方法的引入有效提高了参数辨识的估计精度,有助于Buck变换器系统控制性能的提升。

关键词： Buck变换器参数估计脉冲注入电感电容

基于泌尿外科应用的350 W蓝光半导体激光器合束技术研究

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光电工程 2024年第4期51卷 30-38页

作者：郑暤翾胡烜瑜郑毅段长城肖瑜徐刚唐霞辉华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074

泌尿外科临床激光治疗的传统光源主要是掺铥激光、掺钬激光和掺钕倍频绿激光等。近年来,随着蓝光半导体激光单管功率逐渐提升,450 nm蓝光逐步被应用于膀胱肿瘤切除手术,具有切割干净、出血少、邻近组织无不良凝血等特点。本文针对泌尿... 详细信息

泌尿外科临床激光治疗的传统光源主要是掺铥激光、掺钬激光和掺钕倍频绿激光等。近年来,随着蓝光半导体激光单管功率逐渐提升,450 nm蓝光逐步被应用于膀胱肿瘤切除手术,具有切割干净、出血少、邻近组织无不良凝血等特点。本文针对泌尿外科应用所急需的高稳定性光纤耦合输出的蓝光激光器需求,研究了350 W光纤耦合蓝光半导体激光器,采用4个100 W阵列式蓝光单元作为光源,分析了多发光点阵列的光场传输特性,光强远场分布为双峰结构,峰值角为arcsin(5λ/4γd);基于空间合束技术,实现慢轴光束交叉叠加,消除发光死区;使用偏振合束技术,让一束光的偏振态由P光变为S光后与另一束P光垂直叠加,实现快轴光束的间距压缩,提高光束亮度;准直结构分别将光束快慢轴发散角缩小为0.6981 mrad和1.0123 mrad,快轴用1.2倍扩束系统将输出光斑变换为正方形。研究结果表明,所研发的激光器蓝光功率为358 W,输出光纤200μm/NA 0.22,合束效率为89.5%,电光转换效率31.3%,功率波动小于0.4%。选用通水光纤作为输出端,为泌尿外科临床治疗提供了更高功率的激光医疗方案。

关键词：激光技术激光医疗蓝光激光器合束技术高稳定性

基于VDCG的直流微电网退役锂电池SOC均衡方案

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电力系统保护与控制 2024年第15期52卷 14-23页

作者：吴青峰褚晓林刘立群胡秀芳薄利明太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 国网山西省电力公司电力科学研究院山西太原030001

为增加系统惯性,直流微电网内锂电池控制器常采用虚拟直流发电机(virtual DC generator,VDCG)控制方案,但该方案无法使锂电池荷电状态(state of charge,SOC)自均衡。现有基于VDCG的锂电池SOC均衡方案仅能实现电压等级一致的非等容锂电池... 详细信息

为增加系统惯性,直流微电网内锂电池控制器常采用虚拟直流发电机(virtual DC generator,VDCG)控制方案,但该方案无法使锂电池荷电状态(state of charge,SOC)自均衡。现有基于VDCG的锂电池SOC均衡方案仅能实现电压等级一致的非等容锂电池SOC均衡,而退役锂电池储能系统(retire lithium battery energy storage systems,RLBESS)的容量和电压等级均难以保持一致。针对此问题,提出了一种基于VDCG的适用于不同电压等级及容量的RLBESS组间SOC均衡方案。该方案在传统VDCG的基础上建立U-P_(m)关系式并引入SOC均衡因子,能够根据初始SOC状态自动调节锂电池的功率分配,并保持良好的电压质量。建立了所提方案的小信号模型,分析了关键控制参数对系统稳定性的影响。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件对不同工况进行有效性验证。仿真结果表明:所提方案能够在锂电池电压等级不一致工况下实现RLBESS的SOC均衡,具有良好的可扩展性。

关键词：直流微网退役锂电池虚拟直流发电机荷电状态均衡小信号模型