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分布外样本干扰下基于改进半监督原型网络的齿轮箱跨域故障诊断

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机械工程学报 2024年第4期60卷 212-221页

作者：邵海东林健闵志闪明宇航湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

实际工程中难以获取充足可用且同分布的齿轮箱故障样本,此外,获取的无标签样本难免会混入一些分布外的未知干扰样本,这些将给现有的齿轮箱智能故障诊断研究带来难题。提出一种改进半监督原型网络,面向分布外样本干扰,实现少样本下不同... 详细信息

实际工程中难以获取充足可用且同分布的齿轮箱故障样本,此外,获取的无标签样本难免会混入一些分布外的未知干扰样本,这些将给现有的齿轮箱智能故障诊断研究带来难题。提出一种改进半监督原型网络,面向分布外样本干扰,实现少样本下不同工况间的齿轮箱跨域故障诊断。首先,设计一种标签分配准则,既可以充分挖掘利用无标签样本信息,为无标签样本赋予伪标签,同时也可以有效抑制分布外未知样本的干扰。然后,定义一种基于标签平滑和度量缩放的修正代价函数,可以灵活有效地评估故障样本之间的相似性,挖掘元学习任务的通用特性,进一步提高模型泛化性。将所提方法用于分析不同健康状态的齿轮箱试验数据,并设置不同的少样本跨域诊断场景和分布外干扰样本进行对比验证。试验结果表明,相比现有方法,所提方法可以更有效地实现少样本下不同工况间的齿轮箱跨域故障诊断。

关键词：改进半监督原型网络齿轮箱故障诊断分布外干扰样本标签分配准则修正代价函数

基于知识和数据联合驱动的全灌浆套筒失效模式预测与解释

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工程力学 2024年第6期41卷 130-144页

作者：马高覃春雄王瑶湖南大学土木工程学院长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 长沙410082

为精准预测全灌浆套筒失效模式(钢筋拉断、钢筋拔出),该文提出一种基于知识和数据联合驱动的全灌浆套筒失效模式预测方法。根据348例全灌浆套筒试验数据,通过机器学习回归算法与规范公式分别得到全灌浆套筒灌浆连接承载力预测值与钢筋... 详细信息

为精准预测全灌浆套筒失效模式(钢筋拉断、钢筋拔出),该文提出一种基于知识和数据联合驱动的全灌浆套筒失效模式预测方法。根据348例全灌浆套筒试验数据,通过机器学习回归算法与规范公式分别得到全灌浆套筒灌浆连接承载力预测值与钢筋极限抗拉承载力计算值,并基于领域知识建立两者与失效模式关系的特征参数,将其与试验数据组成新的数据库。基于新的数据库,通过机器学习分类算法对全灌浆套筒失效模式自动预测。研究结果表明,随机森林算法对全灌浆套筒灌浆连接承载力与失效模式均具有最好的预测效果。相比其他全灌浆套筒失效模式预测方法,该文提出的知识和数据联合驱动预测方法更具竞争力,总体分类准确率可达到94.3%。结合Shapley additive explanations (SHAP)方法和Partial dependent plot (PDP)方法对预测结果进行解释,审视各参数对失效模式的影响。SHAP与PDP的解释结果都表明钢筋锚固长度与灌浆料抗压强度是对失效模式影响最大的两个试验参数,其中PDP解释结果还给出两者影响失效模式转化的临界值,分别为6.01 d(d为钢筋直径)、80.87 MPa。

关键词：全灌浆套筒失效模式知识驱动数据驱动结果解释

退役产品拆解车间逆向生产与物流集成调度优化

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 161-168页

作者：匡增彧谢晖任莹晖石珉滈湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

针对退役产品拆解工艺与物流存在的不确定性,提出一种逆向生产和物流集成调度拆解车间优化方法.分析退役产品拆解车间作业过程中生产与物流相互影响因素,以优化逆向生产与物流过程中的最大完工时长和提前/拖期成本为目标构建车间多目标... 详细信息

针对退役产品拆解工艺与物流存在的不确定性,提出一种逆向生产和物流集成调度拆解车间优化方法.分析退役产品拆解车间作业过程中生产与物流相互影响因素,以优化逆向生产与物流过程中的最大完工时长和提前/拖期成本为目标构建车间多目标调度模型.基于物流路径决策,设计一种带基因修复的变异算子改进NSGA-Ⅱ算法的变异准确性,提升算法的求解有效性.以某公司的手机拆解线为例,分析多尺寸的生产、物流算例.结果表明,随着自适应引导车数量的增加,大、小尺寸算例的拖期成本分别减少了57.1%和58.3%,验证了模型的有效性.

关键词：退役产品逆向生产拆解车间逆向物流调度

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基于融合编码器与双解码器的半监督疲劳裂纹分割

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 89-98页

作者：香超邓露王维郭晶晶湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室长沙410082

针对现有基于深度学习的疲劳裂纹分割算法依赖于大量像素级标记的问题,提出了一种半监督疲劳裂纹分割网络SFD-Net.SFD-Net利用对比学习方法进行半监督训练,以减少对大量像素级标记的依赖.同时,它采用融合编码器和双解码器的设计,旨在更... 详细信息

针对现有基于深度学习的疲劳裂纹分割算法依赖于大量像素级标记的问题,提出了一种半监督疲劳裂纹分割网络SFD-Net.SFD-Net利用对比学习方法进行半监督训练,以减少对大量像素级标记的依赖.同时,它采用融合编码器和双解码器的设计,旨在更好地捕捉裂纹区域的特征并提高分割准确性.通过引入改进注意力模块和边界优化模块,增强了对裂纹特征的表示,提高了裂纹边界的分割质量.在公开的疲劳裂纹数据集上对SFD-Net进行性能验证.结果表明:相较于使用相同标记比例的全监督算法,SFD-Net的分割性能有明显提升;仅使用25%的标记数据时,SFD-Net的交并比(IoU)达到70.6%,超过了使用100%标记数据的其他全监督算法的平均IoU(69.1%);同时,与其他先进的半监督方法相比,SFD-Net在所有标记数据比例下均取得了最高的预测精度.

关键词：疲劳裂纹检测语义分割半监督学习对比学习复杂背景

计及需求侧管理与碳排放的综合能源系统光-储设备优化配置方法

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电力自动化设备 2024年第7期44卷 189-197页

作者：张靖李勇曹一家林锦杰胡斯佳张志文湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

合理调整综合能源系统(IES)的配置结构能够有效提升其低碳经济运行水平,基于此,提出了一种计及需求侧管理与碳排放的IES光-储设备优化配置方法。基于IES典型拓扑及供能设备的工作机理,建立其冷-热-电-气能流模型;根据不同柔性负荷特点,... 详细信息

合理调整综合能源系统(IES)的配置结构能够有效提升其低碳经济运行水平,基于此,提出了一种计及需求侧管理与碳排放的IES光-储设备优化配置方法。基于IES典型拓扑及供能设备的工作机理,建立其冷-热-电-气能流模型;根据不同柔性负荷特点,从不同维度构建用能体验的评价指标,并提出一种考虑用户综合满意度的需求侧能量管理策略;在此基础上,为进一步提升系统的低碳性能,设计了一种计及全寿命周期碳排放的奖惩阶梯型碳交易机制;在同时考虑所提需求侧管理与碳交易机制的前提下,以设备全寿命周期内创造的总收益最大为优化目标,构建了从运行到规划层面的源-网-荷-储多环节协同的光-储设备优化配置模型及运行方案;基于某真实IES开展算例研究,结果验证了所提方法在避免设备冗余配置、减碳与提高经济运行水平方面的有效性。

关键词：综合能源系统光-储设备优化配置需求侧管理奖惩阶梯型碳交易机制低碳经济优化运行

教学科研一体化:思政课教师职业发展的理性自觉与实践路径

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思想理论教育导刊 2024年第5期 107-116页

作者：柳礼泉湖南大学湖南大学马克思主义学院

教学与科研是现代大学的中心工作和主要职能,思政课教师必须将其作为立身之本和职业使命,把握改革与创新的方向,秉承教学与科研相得益彰、相济互促的理念,坚持“教学出题目、科研做文章、成果上课堂”的原则,做到教学问题科研化与科研... 详细信息

教学与科研是现代大学的中心工作和主要职能,思政课教师必须将其作为立身之本和职业使命,把握改革与创新的方向,秉承教学与科研相得益彰、相济互促的理念,坚持“教学出题目、科研做文章、成果上课堂”的原则,做到教学问题科研化与科研成果教学化,进而实现教学科研一体化建设和整体化推进,才能不断提升思政课教师的胜任力和创造力。

关键词：思政课教师教学科研一体化职业发展

孤岛微电网多虚拟同步发电机频率无差协调控制策略

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电力系统保护与控制 2024年第7期52卷 12-23页

作者：王自力陈燕东李雪萍罗聪符有泽王海宁傅家骏电能高效高质转化全国重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 湖南第一师范学院湖南长沙410082 湖南大学深圳研究院广东深圳518000

传统虚拟同步发电机的频率控制为有差控制,且虚拟惯量的引入使得虚拟同步发电机呈现二阶振荡特性,导致孤岛微电网多虚拟同步发电机并联系统在受到负荷扰动时面临频率偏移和有功超调的问题。针对此,提出了一种多虚拟同步发电机频率无差... 详细信息

传统虚拟同步发电机的频率控制为有差控制,且虚拟惯量的引入使得虚拟同步发电机呈现二阶振荡特性,导致孤岛微电网多虚拟同步发电机并联系统在受到负荷扰动时面临频率偏移和有功超调的问题。针对此,提出了一种多虚拟同步发电机频率无差协调控制方法。该方法包含了兼具有功精确分配的频率无差调节控制和阻尼改进控制两部分,通过利用母线频率全局一致的“通信”效果,以分散式的形式协调系统内各台虚拟同步发电机,可主动消除微电网频率稳态偏差且实现各台虚拟同步发电机按照容量承担负荷有功功率,并抑制系统的有功超调。最后,通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。

关键词：虚拟同步发电机频率偏移无差调节有功精确分配有功超调

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基于固态断路器主动注入式直流故障测距方法

电工技术学报 2024年第8期39卷 2360-2370页

作者：王伟帅智康李杨何梨梨方辰晨湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

随着直流配电网的快速发展与深化应用,准确可靠的故障测距技术对直流故障检修和恢复至关重要。该文提出一种基于固态断路器(SSCB)主动注入式直流故障测距方法。首先,利用SSCB开断主动注入不同脉冲宽度的信号,并检测注入脉冲首末端和反... 详细信息

随着直流配电网的快速发展与深化应用,准确可靠的故障测距技术对直流故障检修和恢复至关重要。该文提出一种基于固态断路器(SSCB)主动注入式直流故障测距方法。首先,利用SSCB开断主动注入不同脉冲宽度的信号,并检测注入脉冲首末端和反射波首末端的时间差作为注入波形传播时间间隔,能够减小采样频率带来的误差。然后,提取电缆线路电压线模量作为检测量,削弱正负极线路之间的耦合作用,获得稳定波速。最后,基于小波变换原理提出改进自适应模极大值方法来检测脉冲首末端时刻,减小噪声和过渡电阻对测距精度的影响。仿真结果表明,基于SSCB主动注入式测距方法在直流配电网单极接地和极间短路故障情况下均能够实现准确且快速的定位。

关键词：直流配电网故障测距固态断路器主动注入自适应模极大值

具有防融霜装置的蒸发器结霜特性及性能仿真研究

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太阳能学报 2024年第4期45卷 442-449页

作者：龚光彩安劲霖张明发胡文荃湖南大学土木工程学院长沙410082

以具有防融霜装置的蒸发器为研究对象,建立基于理想最小防融霜补热量和结霜量无量纲关联式的空气源热泵动态模型,并依据实验数据验证其精确性,通过数值模拟分析不同环境参数对具有防融霜装置的蒸发器性能的影响。结果表明:后置式与跨越... 详细信息

以具有防融霜装置的蒸发器为研究对象,建立基于理想最小防融霜补热量和结霜量无量纲关联式的空气源热泵动态模型,并依据实验数据验证其精确性,通过数值模拟分析不同环境参数对具有防融霜装置的蒸发器性能的影响。结果表明:后置式与跨越式系统蒸发器换热系数要高于前置式与传统电辅热系统,霜层厚度更小,分布更均匀;当相对湿度一定时,蒸发器换热系数随温度升高而增大;当空气温度不变时,换热系数随相对湿度的下降而减小,霜层更均匀;温度对蒸发器换热系数的影响比相对湿度更大。

关键词：空气源热泵蒸发器动态模型仿真模拟防融霜装置结霜特性