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基于改进DenseNet的驾驶行为识别

计算机仿真 2023年第2期40卷 197-202页

作者：周晓华武文博广西科技大学电气与信息工程学院广西柳州545616

为提高道路交通安全,解决司机分心驾驶问题,对基于卷积神经网络的驾驶员行为识别模型进行了改进。首先对基于DenseNet的驾驶行为识别模型进行研究,在其基础上引入注意力机制对其进行改进;将注意力机制模块化后设计了三种改进模型;最后... 详细信息

为提高道路交通安全,解决司机分心驾驶问题,对基于卷积神经网络的驾驶员行为识别模型进行了改进。首先对基于DenseNet的驾驶行为识别模型进行研究,在其基础上引入注意力机制对其进行改进;将注意力机制模块化后设计了三种改进模型;最后将实验结果进行对比分析,确定性能较优的改进模型为SE-PRE模型。实验结果显示,提出的改进模型在相关数据集上达到了94.21%的准确率,上述模型能够准确且高效的识别驾驶行为,为后续的车辆智能化研究奠定了基础。

关键词：分心驾驶行为识别卷积神经网络通道注意力

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基于YOLOv4的车辆与行人检测网络设计

计算机仿真 2023年第4期40卷 128-133页

作者：谭光兴岑满伟苏荣键广西科技大学电气与信息工程学院广西柳州545616

针对YOLOv4网络模型参数量大,难以在资源有限的设备平台上运行的问题,提出一种对YOLOv4轻量化的车辆和行人检测网络。以MobileNetV1为主干网络,将PANet和YOLO Head结构中的标准卷积替换成深度可分离卷积,减少模型参数量;同时利用跨深度... 详细信息

针对YOLOv4网络模型参数量大,难以在资源有限的设备平台上运行的问题,提出一种对YOLOv4轻量化的车辆和行人检测网络。以MobileNetV1为主干网络,将PANet和YOLO Head结构中的标准卷积替换成深度可分离卷积,减少模型参数量;同时利用跨深度卷积结合不同膨胀率的空洞卷积构建特征增强模块,改善不同预测层对车辆和行人尺度变化的适应能力,提高网络的检测精度。实验结果表明,上述网络模型大小为45.28MB,检测速度为44FPS,相比YOLOv4模型大小减少81.44%,检测速度提升91.30%,在PASCAL VOC2007测试集上,检测精度达到86.32%,相比MobileNetV1-YOLOv4原网络提高1.29%的精确度,能够满足实时高效的检测要求。

关键词：深度学习目标检测特征增强轻量化

采用整流技术的变频供电感应电机转子断条故障诊断方法

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电工技术学报 2022年第16期37卷 4074-4083页

作者：王万丁宋向金陈前赵文祥祝洪宇江苏大学电气信息工程学院镇江212013 辽宁科技大学电子与信息工程学院鞍山114051

电机定子电流信号易受变频器电力电子开关器件和电磁干扰的影响,现有解调技术又存在计算量大的问题,为此,该文提出一种变频器供电侧电流与整流技术相结合的感应电机转子断条故障诊断方法。所提方法依据开关函数和调制理论,首先建立了变... 详细信息

电机定子电流信号易受变频器电力电子开关器件和电磁干扰的影响,现有解调技术又存在计算量大的问题,为此,该文提出一种变频器供电侧电流与整流技术相结合的感应电机转子断条故障诊断方法。所提方法依据开关函数和调制理论,首先建立了变频器供电侧电流解析表达式。其次利用整流技术对变频器供电侧电流进行处理,将特征频率从传统的边带频率转化为转子断条故障特征频率,有效地抑制了电源基频频谱泄漏的影响,从而实现电机在轻载或空载运行工况下的转子断条故障诊断。最后采集变频供电感应电机不同负载运行工况下供电侧电流数据进行验证。实验数据分析表明,所提方法能够提取从空载到重载不同运行工况下的转子断条故障特征分量,有较高的稳定性,而且所需计算量少,容易实现。

关键词：感应电机故障诊断转子断条供电侧电流整流技术

快速刀具伺服系统位置域重复控制设计及其数字实现

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自动化学报 2024年

作者：周兰杨秦潘昌忠肖文彬李美柳湖南科技大学信息与电气工程学院

在非圆零件车削过程中,快速刀具伺服(Fast tool servo, FTS)的运动精度直接影响零件的加工质量.主轴变速加工使得FTS的参考目标信号周期时变而不确定,这对实现其渐近跟踪提出了极大的挑战.本文利用FTS的位置域周期特性,提出一种基于位... 详细信息

在非圆零件车削过程中,快速刀具伺服(Fast tool servo, FTS)的运动精度直接影响零件的加工质量.主轴变速加工使得FTS的参考目标信号周期时变而不确定,这对实现其渐近跟踪提出了极大的挑战.本文利用FTS的位置域周期特性,提出一种基于位置域重复控制和时域速度反馈镇定的FTS系统复合控制设计方法,并给出位置域改进型重复控制器(Spatial modified repetitive controller, SMRC)的数字实现算法,实现对时变周期参考目标信号的高精度跟踪.首先,建立包含位置相关时变周期参考目标信号内模的SMRC,并引入位置域相位超前装置对镇定补偿器引起的相位滞后进行补偿,在此基础上构建复合控制律.然后应用小增益定理和算子理论,推导出闭环系统的稳定性条件,在保持系统采样频率不变的条件下,应用插值法建立SMRC的数字实现算法,确保位置域重复控制和时域镇定控制器的同步执行.最后,通过仿真验证所设计的FTS控制系统具有满意的时变周期跟踪性能和鲁棒性,并通过与其他位置域重复控制方法的比较,说明所提方法同时具有更好的暂态和稳态性能.

关键词：快速刀具伺服系统时变周期信号重复控制位置域数字实现

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基于扰动补偿的多源受扰系统反步控制设计

控制理论与应用 2022年第12期39卷 2340-2348页

作者：姜福喜周兰高东旭潘昌忠熊培银湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201

针对一类多源受扰系统的跟踪控制问题,提出基于降阶广义扩张状态观测器(ROGESO)的指令滤波反步控制设计方法.首先,将各通道中的总扰动分别作为扩展状态变量,通过构造ROGESO对其进行同步实时估计.在此基础上,利用反步法递归设计虚拟控制... 详细信息

针对一类多源受扰系统的跟踪控制问题,提出基于降阶广义扩张状态观测器(ROGESO)的指令滤波反步控制设计方法.首先,将各通道中的总扰动分别作为扩展状态变量,通过构造ROGESO对其进行同步实时估计.在此基础上,利用反步法递归设计虚拟控制律,实现各级子系统的镇定,并将各通道的扰动估计值反馈至对应子系统的虚拟控制律中进行反向补偿,提高系统的扰动抑制性能,保证系统输出对参考输入信号的高精度跟踪.然后,应用Lyapunov函数分析闭环系统的稳定性.最后,通过数值仿真验证所提方法的有效性.

关键词：扰动补偿跟踪控制反步控制降阶广义扩张状态观测器

平面欠驱动柔性机械臂的PSO轨迹优化与自抗扰振动抑制

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振动与冲击 2022年第14期41卷 181-189页

作者：潘昌忠罗晶李智靖熊培银陈君湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201

针对平面单连杆柔性机械臂(planar single-link flexible manipulator,PSLFM)的振动抑制及稳定控制问题,提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的轨迹优化与自抗扰控制方法,实现机器人末端执行器从任意初始位置... 详细信息

针对平面单连杆柔性机械臂(planar single-link flexible manipulator,PSLFM)的振动抑制及稳定控制问题,提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的轨迹优化与自抗扰控制方法,实现机器人末端执行器从任意初始位置移动到目标位置,并且抑制住由柔性连杆引起的弹性振动。首先,基于假设模态法建立柔性机械臂的动力学模型,并对该模型的欠驱动特性进行分析,得到驱动变量与欠驱动变量之间的状态约束关系。其次,基于该约束关系,运用双向轨迹规划方法为驱动变量分别规划一条前向轨迹和一条反向轨迹。然后,采用粒子群算法对轨迹参数进行优化,确保两条轨迹平滑地拼合成一条完整轨迹。最后,设计自抗扰跟踪控制器使机械臂存在外部扰动和角速度不可测情况下精确地跟踪优化的轨迹,实现机械臂的振动抑制与稳定控制。仿真与对比结果表明,所提控制方法具有更好的振动抑制效果及鲁棒性。

关键词：柔性机械臂轨迹规划振动抑制自抗扰欠驱动系统

基于生物启发模型的欠驱动水平TORA系统的有界输入镇定控制

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控制与决策 2022年第5期37卷 1153-1159页

作者：潘昌忠崔臣臣周兰熊培银陈君湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201

针对欠驱动水平TORA(translational oscillators with rotating actuator)系统,提出一种基于生物启发模型的有界输入控制方法,实现系统在执行器存在饱和约束情况下的镇定控制.首先,根据水平TORA系统的动力学模型分析系统的无源特性,进... 详细信息

针对欠驱动水平TORA(translational oscillators with rotating actuator)系统,提出一种基于生物启发模型的有界输入控制方法,实现系统在执行器存在饱和约束情况下的镇定控制.首先,根据水平TORA系统的动力学模型分析系统的无源特性,进而给出系统的控制目标;接着,基于无源特性构造一种新颖的Lyapunov函数,在此基础上设计一种结构简单的非线性状态反馈控制器;然后,考虑执行器的饱和约束条件,引入受生物启发建立的神经动力学模型,利用该模型的有界平滑输出特性,设计一种改进的状态反馈控制器;最后,根据LaSalle不变性原理对系统的稳定性进行严格的数学分析和证明.与其他方法相比,所提方法不仅考虑了执行器的饱和约束问题,而且设计的控制算法简单高效,易于工程实现.仿真与对比结果表明,所提方法具有更好的控制性能.

关键词： TORA 饱和约束生物启发模型欠驱动系统有界输入镇定控制

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基于自适应正态云模型的引力樽海鞘群算法

控制与决策 2022年第2期37卷 344-352页

作者：张铸张仕杰饶盛华王静袁湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201

针对樽海鞘群算法(salp swarm algorithm, SSA)在求解复合问题时存在收敛速度慢和容易陷入局部最优等缺点,提出一种结合引力搜索技术与正态云发生器的樽海鞘群算法(cloud gravitational SSA, CGSSA).在更新樽海鞘领导者位置阶段引入引... 详细信息

针对樽海鞘群算法(salp swarm algorithm, SSA)在求解复合问题时存在收敛速度慢和容易陷入局部最优等缺点,提出一种结合引力搜索技术与正态云发生器的樽海鞘群算法(cloud gravitational SSA, CGSSA).在更新樽海鞘领导者位置阶段引入引力搜索算法(gravitational search algorithm, GSA)中的加速度系数,避免樽海鞘群的无效搜索,从而加快搜索速度;使用正态云模型对樽海鞘追随者位置进行更新,可丰富种群的多样性;同时正态云模型熵值能随着迭代次数增加而自适应调整,可有效地提高迭代后期的收敛精度.在23个基准函数上进行CGSSA与其他10种优化算法的综合比较,仿真实验的统计结果、箱线图和收敛曲线表明,改进后的算法在搜索效率、收敛精度和避免局部最优方面具有更好的性能.

关键词：樽海鞘群算法引力搜索算法加速度系数正态云模型自适应云模型函数优化

柔性关节机械臂的自适应命令滤波输出反馈控制

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西安交通大学学报 2022年第5期56卷 199-208页

作者：潘昌忠费湘尹周兰熊培银李智靖湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411100

针对柔性关节机械臂轨迹跟踪控制中存在模型摄动、外界干扰以及部分状态信息不可测等问题,提出一种基于自适应神经网络观测器的命令滤波输出反馈控制方法。首先,给出含不确定性的柔性关节机械臂动力学方程,并选用RBF神经网络设计自适应... 详细信息

针对柔性关节机械臂轨迹跟踪控制中存在模型摄动、外界干扰以及部分状态信息不可测等问题,提出一种基于自适应神经网络观测器的命令滤波输出反馈控制方法。首先,给出含不确定性的柔性关节机械臂动力学方程,并选用RBF神经网络设计自适应律,在线逼近由模型摄动及未知干扰带来的不确定性项;然后,设计自适应神经观测器以对系统不可测状态进行实时估计,并将估计值用于反馈控制,解决部分状态信息不可测的问题;最后,基于Lyapunov理论设计反步跟踪控制器,并引入二阶命令滤波器获得中间虚拟控制量的导数,避免反步递推过程中“计算爆炸”的问题。仿真结果表明,当系统存在模型摄动和外界干扰时,所提自适应命令滤波反步控制方法与传统反步控制方法和误差补偿命令滤波控制方法相比,无需连杆的角速度以及电机轴的转角和角速度等状态信息,且轨迹跟踪精度分别提升78%和35%。

关键词：柔性关节机械臂 RBF神经网络自适应观测器命令滤波反步法