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基于动态耦合与空间数据关联的RGB-D SLAM算法

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机器人 2022年第3期44卷 333-342页

作者：牛珉玉黄宜庆安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000 安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000 高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室安徽芜湖241000

为了解决动态环境下视觉SLAM(同步定位与地图创建)算法定位与建图精度下降的问题,提出了一种基于动态耦合与空间数据关联的RGB-D SLAM算法。首先,使用语义网络获得预处理的语义分割图像,并利用边缘检测算法和相邻语义判定获得完整的语... 详细信息

为了解决动态环境下视觉SLAM(同步定位与地图创建)算法定位与建图精度下降的问题,提出了一种基于动态耦合与空间数据关联的RGB-D SLAM算法。首先,使用语义网络获得预处理的语义分割图像,并利用边缘检测算法和相邻语义判定获得完整的语义动态物体;其次,利用稠密直接法模块实现对相机姿态的初始估计,这里动态耦合分数值的计算在利用了传统的动态区域剔除之外,还使用了空间平面一致性判据和深度信息筛选;然后,结合空间数据关联算法和相机位姿实时更新地图点集,并利用最小化重投影误差和闭环优化线程完成对相机位姿的优化;最后,使用相机位姿和地图点集构建八叉树稠密地图,实现从平面到空间的动态区域剔除,完成静态地图在动态环境下的构建。根据高动态环境下TUM数据集测试结果,本文算法定位误差相比于ORB-SLAM算法减小了约90%,有效提高了RGB-D SLAM算法的定位精度和相机位姿估计精度。

关键词：动态耦合分数值动态区域剔除空间平面一致性空间数据关联

基于注意力残差U-Net的皮肤镜图像分割方法

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智能系统学报 2023年第4期18卷 699-707页

作者：沈鑫魏利胜安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000 安徽工程大学安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000

针对皮肤镜图像类内差异性、类间相似性、数据集不平衡等问题,本文提出了一种基于注意力残差U-Net(attention residual block-UNet,ARB-UNet)的皮肤镜图像分割方法。将卷积块注意力机制模块(convolutional block attention module,CBAM... 详细信息

针对皮肤镜图像类内差异性、类间相似性、数据集不平衡等问题,本文提出了一种基于注意力残差U-Net(attention residual block-UNet,ARB-UNet)的皮肤镜图像分割方法。将卷积块注意力机制模块(convolutional block attention module,CBAM)引入到U-Net模型的“跳过连接”中;同时将CBAM模块集成到残差模块DRB(dilated residual networks)中得到注意力残差结构(attention residual block,ARB);且选取Focal Tversky Loss作为该模型的损失函数;在ISIC2016数据集上对所提ARB-UNet模型进行训练和测试,并与传统方法和UNet等经典方法进行了对比实验,实验结果中灵敏度(sensitivity,SE)达到了92.9%,特异性(specificity,SP)达到了94.1%,Dice相似指数(dice similarity cofficient,DSC)达到了92.1%,整体上均优于其他对比方法,从而验证了本文方法是有效的和可行的。

关键词：图像分割皮肤镜卷积神经网络注意力残差U-Net 注意力机制卷积块注意力机制模块深度学习残差网络

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基于改进的UKF智能电网虚假数据攻击检测

系统仿真学报 2023年第7期35卷 1508-1516页

作者：魏利胜张倩安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000 安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

由于虚假数据注入攻击(false data injection attack,FDIA)对电力信息物理系统(grid cyberphysical systems,GCPS)的破坏性较强,且威胁性较大,针对其难以被有效检测难题,提出一种基于加权最小二乘法(weighted least squares,WLS)和改进的无迹卡尔曼(unscented Kalman filter,UKF)的电网虚假数据检测方法。对FDIA进行了数学建模,并通过对残差进行分析以说明FDIA的难以检测性,在有攻击向量的情况下,将改进的UKF用于系统的状态估计,同时利用WLS对系统迅速响应的优势,也对系统进行状态估计,采用一致性检验对2种方法的估计结果进行检测,最终判断是否存在FDIA。在IEEE14节点和IEEE57节点上进行实验分析并与支持向量机的检测方法进行检测成功率的对比,仿真结果表明,FDIA可被准确检测,从而验证了本文方法的可行性及有效性。

关键词：智能电网虚假数据注入攻击改进的无迹卡尔曼状态估计攻击检测

融合安全A*算法与动态窗口法的机器人路径规划

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计算机工程 2022年第9期48卷 105-112,120页

作者：詹京吴黄宜庆安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000 安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000

A*算法通过启发信息指引搜索方向,被广泛应用于移动机器人的路径规划,但其规划出的搜索路径存在冗余节点且与障碍物相近,无法满足动态避障需求。对标准A*算法进行改进,设计安全A*算法并融合动态窗口法进行路径规划。定义安全距离因子引... 详细信息

A*算法通过启发信息指引搜索方向,被广泛应用于移动机器人的路径规划,但其规划出的搜索路径存在冗余节点且与障碍物相近,无法满足动态避障需求。对标准A*算法进行改进,设计安全A*算法并融合动态窗口法进行路径规划。定义安全距离因子引入A*算法的启发函数中,提高算法规划路径的安全性,同时采用平面结构法对算法规划得到的路径进行优化,根据相邻节点与障碍物之间的位置关系判断该相邻节点间是否存在障碍物,由此减少路径拐点数,提高路径平滑度。由于当移动机器人处于未知环境时,仅靠A*算法不能避开障碍物到达目标点,因此借助动态窗口法的局部避障功能。通过安全A*算法规划全局最优路径节点坐标,设计融合子函数改进动态窗口法的评价函数,解决动态窗口法易陷入局部最优的问题。实验结果表明,在复杂环境中,该方法通过融合安全A*算法和动态窗口法,能够确保在安全路径基础上实时随机避障,使机器人安全到达终点。

关键词： A*算法安全距离因子平面结构法动态窗口法路径规划

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基于新型BBO算法的微电网优化调度研究

系统仿真学报 2023年第5期35卷 1075-1085页

作者：魏利胜杨奔奔孙瑞霞安徽省电气传动与控制重点实验室安徽芜湖241000 安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

针对含微型燃气轮机的微电网经济性与环保性协同优化问题,引入具有弃风弃光消纳和碳捕获能力的电转气(pow to gas,P2G)系统,提出了一种基于新型生物地理学优化算法(novel biogeography-based optimization,NBBO)的含P2G系统的微电网优... 详细信息

针对含微型燃气轮机的微电网经济性与环保性协同优化问题,引入具有弃风弃光消纳和碳捕获能力的电转气(pow to gas,P2G)系统,提出了一种基于新型生物地理学优化算法(novel biogeography-based optimization,NBBO)的含P2G系统的微电网优化调度模型。构建含P2G系统的微电网模型,并分析主要设备的工作原理;引入风机备用容量以降低风力发电随机性的影响;建立微电网运行成本最小的目标函数,运用提出的NBBO算法求解该目标函数。通过分析可知,含P2G系统的微电网可减少9.02%的发电成本,降低25.9%的含碳氧化物排放,验证了所提含P2G系统的微电网模型的可行性及改进算法的适用性和优越性。

关键词：微电网生物地理学优化算法电转气低碳化策略研究

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基于变速趋近律的PMSM复合速度控制

制造技术与机床 2024年第6期 95-101页

作者：朱小兵王仲根高晓嵩安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

为了提高永磁同步电机速度控制器的性能,文章提出一种新型变速趋近律滑模控制策略。变速趋近律在传统指数趋近律的基础上引入关于系统状态的幂次项和关于滑模函数的变速项,并采用双曲正切函数来减小高频切换项的影响。该控制策略有利于... 详细信息

为了提高永磁同步电机速度控制器的性能,文章提出一种新型变速趋近律滑模控制策略。变速趋近律在传统指数趋近律的基础上引入关于系统状态的幂次项和关于滑模函数的变速项,并采用双曲正切函数来减小高频切换项的影响。该控制策略有利于减小电流和转矩脉动,提高了系统运行的稳定性和响应速度。另外,针对系统受未知干扰影响的问题,设计了一种滑模扰动观测器来估计系统的总扰动,并将估计的扰动补偿到复合速度控制器中。最后,利用Matlab/Simulation仿真和电机实验平台对所提出的控制策略进行验证。仿真和实验结果表明,复合速度控制器与扰动观测器相结合的控制策略具有更快的收敛速度、更小的抖振和更好的抗扰性能。

关键词：永磁同步电机滑模控制变速趋近律扰动观测器

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考虑动态预维护与绿色调度的协同优化问题

系统仿真学报 2024年

作者：江雨燕马宁李艳甘如美江王付宇安徽工业大学管理科学与工程学院安徽工业大学电气与信息工程学院

针对传统柔性作业车间调度问题，考虑将机器动态预维护与绿色调度进行联合优化，以最小化最大完工时间、总碳排放量、总成本为优化目标建立集成优化模型。提出了一种改进的NSGA-II算法用于求解该模型，采用基于工序、机器和预维护的三... 详细信息

针对传统柔性作业车间调度问题，考虑将机器动态预维护与绿色调度进行联合优化，以最小化最大完工时间、总碳排放量、总成本为优化目标建立集成优化模型。提出了一种改进的NSGA-II算法用于求解该模型，采用基于工序、机器和预维护的三层编码方式，设计了考虑工序分配、机器选择以及机器预维护策略的同步解码方案。为了提高种群的多样性，算法改进了精英保留策略，设计了随着代数变化的自适应交叉变异函数以及基于邻域搜索的变异算子。实验通过13组基准算例和6组拓展算例验证了改进算法在求解不同规模调度问题的有效性，并利用实际案例对比分析，验证了所提出的动态预维护策略较其他维护策略能更有效地求解预维护与柔性作业车间绿色调度协同优化问题。

关键词：预维护绿色调度 INSGA-II 协同优化柔性作业车间

基于模糊自适应PID的汽车硅油风扇离合器性能测试系统研究

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兰州文理学院学报（自然科学版） 2024年第3期38卷 54-57,64页

作者：曹光华黄金霖张莉李凯安徽机电职业技术学院电气工程学院安徽芜湖241000 安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

以汽车硅油风扇离合器为研究对象,结合单片机和传感器技术,开发出性能测试系统.提出模糊自适应PID动态控制算法,设计控制器控制温度,利用速度传感器检测风扇转速,对测试系统进行整体设计,给出了硬件总体设计框图,设计模拟量输入输出电路... 详细信息

以汽车硅油风扇离合器为研究对象,结合单片机和传感器技术,开发出性能测试系统.提出模糊自适应PID动态控制算法,设计控制器控制温度,利用速度传感器检测风扇转速,对测试系统进行整体设计,给出了硬件总体设计框图,设计模拟量输入输出电路,并设计对应的软件系统.实验结果表明:测试系统升降温速率最高不超过8.5℃/min,耦合区加温速率约为2.3℃/min,分离区降温速率约为6.6℃/min,系统性能稳定,符合标准.

关键词：硅油风扇离合器综合性能测试系统单片机模糊自适应PID

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基于自由矩阵的线性网络控制系统稳定性分析

船电技术 2024年第1期44卷 22-26页

作者：张志翔肖伸平黄远鹏湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲412007 电传动控制与智能装备湖南省重点实验室湖南株洲412007

本文主要研究了一类线性网络控制系统的稳定性问题。首先,将建立的网络控制系统模型转换为时变时滞系统模型;其次,构造一种新型扩展Lyapunov-Krasovskii泛函(LKF),同时使用广义的基于自由矩阵的积分不等式处理在LKF求导过程中产生的积分... 详细信息

本文主要研究了一类线性网络控制系统的稳定性问题。首先,将建立的网络控制系统模型转换为时变时滞系统模型;其次,构造一种新型扩展Lyapunov-Krasovskii泛函(LKF),同时使用广义的基于自由矩阵的积分不等式处理在LKF求导过程中产生的积分项,再基于引入的二次函数负定定理推导出一个具有较小保守性的稳定性准则。最后通过两个数例验证了该准则的有效性,进一步表明了本文所提出方法的可行性和低保守性。

关键词：网络控制系统稳定性分析 Lyapunov-Krasovskii泛函积分不等式