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基于双分支并联的特征融合电能质量扰动分类方法

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电力系统保护与控制 2024年第5期52卷 178-187页

作者：王飞王立辉周少武赵才张志飞佛山科学技术学院机电工程与自动化学院广东佛山528000 湖南科技大学机电工程与自动化学院湖南湘潭411201

为了提高对电能质量扰动信号(power quality disturbance signal,PQDs)在受到噪声和异常数据干扰时的分类准确率,提出了一种双分支并联特征融合网络的PQDs分类方法。首先,采用一维残差神经网络和一维卷积神经网络两个分支进行特征提取... 详细信息

为了提高对电能质量扰动信号(power quality disturbance signal,PQDs)在受到噪声和异常数据干扰时的分类准确率,提出了一种双分支并联特征融合网络的PQDs分类方法。首先,采用一维残差神经网络和一维卷积神经网络两个分支进行特征提取。然后,通过特征融合模块将这些特征融合在一起。最终,通过分类模块对PQDs进行准确分类。相对于串联神经网络,所提方法融合特征向量,增强了特征的区分度,同时适用于并行计算,进一步提高了识别速度。仿真结果表明,所提方法在叠加信噪比为13 dB、15 dB和18 dB的PQDs分类任务中,识别率均超过95%,此外,该方法对异常数据的分类效果也具有一定的鲁棒性。

关键词：一维卷积神经网络一维残差神经网络特征提取扰动分类

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基于CatBoost算法的配电网分区拓扑辨识

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电力自动化设备 2024年第5期44卷 95-102页

作者：彭寒梅吴行胡磊苏永新谭貌湘潭大学自动化与电子信息学院湖南湘潭411105 湘潭大学湖南省多能协同控制技术工程研究中心湖南湘潭411105

含多分布式电源配电网的拓扑结构具有多样性与多变性,影响拓扑辨识的实时性和准确性。提出一种基于CatBoost算法的配电网分区拓扑辨识方法。构建结合拓扑分区的配电网拓扑辨识框架,采用区域开关状态矩阵描述拓扑结构,以进行物理上的辨... 详细信息

含多分布式电源配电网的拓扑结构具有多样性与多变性,影响拓扑辨识的实时性和准确性。提出一种基于CatBoost算法的配电网分区拓扑辨识方法。构建结合拓扑分区的配电网拓扑辨识框架,采用区域开关状态矩阵描述拓扑结构,以进行物理上的辨识降维;提出基于CatBoost算法的特征选择与拓扑辨识方法,通过分区并行离线训练得到历史拓扑和未知拓扑的区域拓扑辨识CatBoost模型,通过在线应用得到实时的区域开关状态矩阵标签,形成配电网开关状态矩阵,实现系统拓扑辨识。配电网算例系统测试结果验证了所提方法的有效性。

关键词：配电网拓扑辨识 CatBoost算法拓扑分区特征选择

基于Retinex先验引导的低光照图像快速增强方法

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自动化学报 2024年第5期50卷 1035-1046页

作者：何磊易遵辉谢永芳陈超洋卢明湖南科技大学信息与电气工程学院湘潭411100 中南大学自动化学院长沙410000

低光照图像增强旨在提高在低光照环境下所采集图像的视觉质量.然而,现有的低光照图像增强方法难以在计算效率与增强性能之间达到很好的平衡,为此,提出一种基于Retinex先验引导的低光照图像快速增强方法,将Retinex模型与Gamma校正相结合... 详细信息

低光照图像增强旨在提高在低光照环境下所采集图像的视觉质量.然而,现有的低光照图像增强方法难以在计算效率与增强性能之间达到很好的平衡,为此,提出一种基于Retinex先验引导的低光照图像快速增强方法,将Retinex模型与Gamma校正相结合,快速输出具有对比度高、视觉效果好和低噪声的图像.为获取具有良好光照的图像以引导确定与输入图像尺寸大小一致的Gamma校正图,提出基于Retinex模型的先验图像生成方法.针对所提先验图像生成方法在极低光照区域中存在颜色失真的问题,提出一种基于融合的Gamma校正图估计方法,采用反正切变换恢复极低光照区域的颜色和对比度,以提升Gamma校正图在极低光照区域的增强性能.为抑制输出图像的噪声,考虑到完全平滑的Gamma校正图不会平滑细节纹理的特点,提出基于域变换递归滤波的Gamma校正图优化方法,降低输出图像噪声的同时保持颜色和对比度.实验结果表明,所提方法不仅在主客观图像质量评价上优于现有大多数主流算法,而且在计算效率上具有十分显著的优势.

关键词：低光照图像增强 Gamma校正图 Retinex模型噪声抑制

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基于双阶段特征解耦网络的单幅图像去雨方法

计算机辅助设计与图形学学报 2024年第2期36卷 273-282页

作者：汤红忠熊珮全王蔚王晒雅陈磊湘潭大学自动化与电子信息学院湘潭411105 湘潭大学智能计算与信息处理教育部重点实验室湘潭411105 湖南科技大学电气与信息工程学院湘潭411201

针对现有的单幅图像去雨方法无法有效地平衡背景图像细节恢复与有雨分量去除问题,提出一种基于双阶段特征解耦网络的单幅图像去雨方法,采用渐进式的学习方式从粗到细分阶段进行单幅图像去雨.首先构建压缩激励残差模块,实现背景图像与有... 详细信息

针对现有的单幅图像去雨方法无法有效地平衡背景图像细节恢复与有雨分量去除问题,提出一种基于双阶段特征解耦网络的单幅图像去雨方法,采用渐进式的学习方式从粗到细分阶段进行单幅图像去雨.首先构建压缩激励残差模块,实现背景图像与有雨分量的初步分离;然后设计全局特征融合模块,其中特别引入特征解耦模块分离有雨分量和背景图像的特征,实现细粒度的图像去雨;最后利用重构损失、结构相似损失、边缘感知损失和纹理一致性损失构成的复合损失函数训练网络,实现高质量的无雨图像重构.实验结果表明,在Test100合成雨图数据集上,所提方法峰值信噪比为25.57dB,结构相似性为0.89;在100幅真实雨图上,所提方法的自然图像质量评估器为3.53,无参考图像空间质量评估器为20.16;在去雨后的RefineNet目标分割任务中,平均交并比为29.41%,平均像素精度为70.06%;视觉效果上,该方法能保留更多的背景图像特征,有效地辅助下游的目标分割任务的开展.

关键词：特征解耦网络压缩激励残差模块全局特征融合模块复合损失函数单幅图像去雨

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多元纹理图像构造方法及应用

控制理论与应用 2024年第3期41卷 555-566页

作者：卢明王程谢永芳湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411100 中南大学自动化学院湖南长沙410083

多元图像分析方法在图像展开阶段会丢失像素间空间关联关系,导致其对图像纹理特征的分析能力不足.针对此问题,本文提出了一种基于图像纹理特征的多元图像构造方法,并应用于图像分割.首先,结合滑动窗口法和灰度共生矩阵求取图像各通道的... 详细信息

多元图像分析方法在图像展开阶段会丢失像素间空间关联关系,导致其对图像纹理特征的分析能力不足.针对此问题,本文提出了一种基于图像纹理特征的多元图像构造方法,并应用于图像分割.首先,结合滑动窗口法和灰度共生矩阵求取图像各通道的纹理特征影像,叠加纹理特征影像构造多元图像.然后,应用多元图像分析方法对所得多元图像进行分析,分割出感兴趣区域.最后,利用分割结果构造决策树模型,以完成对同类感兴趣区域的分割.在图像数据集上进行仿真实验,实验结果表明,本文所提方法的均交并比(MIoU)与同类方法相比有10%左右的提升.

关键词：纹理特征多元图像分析图像分割计算机视觉

基于深度强化学习的电-气区域综合能源系统安全校正控制决策方法

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电网技术 2024年第3期48卷 1019-1029页

作者：彭寒梅胡磊谭貌李金果苏永新湘潭大学自动化与电子信息学院湖南省湘潭市411105 湖南省多能协同控制技术工程研究中心(湘潭大学) 湖南省湘潭市411105

电–气区域综合能源系统电、气相互耦合与影响,使得其安全校正控制难度大且对快速性要求高,为此,提出一种基于深度确定性策略梯度(deepdeterministicpolicy gradient,DDPG)算法的安全校正控制决策方法。首先,进行系统多能流与变量分析,... 详细信息

电–气区域综合能源系统电、气相互耦合与影响,使得其安全校正控制难度大且对快速性要求高,为此,提出一种基于深度确定性策略梯度(deepdeterministicpolicy gradient,DDPG)算法的安全校正控制决策方法。首先,进行系统多能流与变量分析,建立安全校正控制的目标与约束条件。然后,构建基于DDPG的安全校正控制模型,设计目标奖励和各种约束条件奖励,提出结合基于综合灵敏度的安全校正知识经验设计目标奖励函数,使调整具有方向性,且目标奖励考虑能量枢纽(energy hub,EH)的经济效益及其可再生能源消纳;通过智能体离线训练,使其能够在线做出实时最优的安全校正控制策略,预先产生专家经验数据集存放于经验回放池,提高训练速度和收敛性。最后,通过含EH电–气区域综合能源系统仿真算例验证了所提方法的有效性。

关键词：电–气区域综合能源系统安全校正控制深度强化学习综合灵敏度能量枢纽

基于相关性局域化迭代集合平滑反演渗透系数场

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水文地质工程地质 2024年第1期51卷 12-21页

作者：夏传安王浩简文彬福州大学紫金地质与矿业学院岩土与地质工程系福建福州350108

在地下水流和溶质运移问题中,有较多研究基于物理距离局域化集合同化方法反演水文地质参数。当反演参数与观测信息之间不存在物理距离时,这种方法不适用。为了克服这个局限,通过渗透系数与水头信息之间的相关性计算局域化方法的阻滞因子... 详细信息

在地下水流和溶质运移问题中,有较多研究基于物理距离局域化集合同化方法反演水文地质参数。当反演参数与观测信息之间不存在物理距离时,这种方法不适用。为了克服这个局限,通过渗透系数与水头信息之间的相关性计算局域化方法的阻滞因子,构建基于相关性的局域化迭代集合平滑方法。为了方便比较,将该方法和一种基于物理距离的局域化迭代集合平滑一同用于同化水头信息反演二维孔隙承压含水层的渗透系数场。算例中考虑了不同集合大小、观测误差及观测数量等因子的组合,便于分析其对渗透系数反演精度的影响。研究结果显示:(1)在所有算例中新方法得到的渗透系数均方根误差范围为[0.8307,0.9590],都小于基于物理距离方法的均方根误差,范围为[0.8394,1.0000];(2)基于物理距离方法得到的渗透系数场空间上存在不连续性,而新方法的结果不存在此现象。文章提出了一种新的基于相关性局域化迭代平滑方法,该方法不需要依赖参数与观测信息之间的物理距离且参数反演精度高于基于物理距离的方法,可作为参数反演的科学工具。

关键词：数据同化相关性局域化迭代集合平滑物理距离局域化渗透系数场

基于不同变系数和势场的分数系统中二次相位调控厄米-高斯光束动力学

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物理学报 2024年第13期73卷 148-163页

作者：谭超梁勇邹敏雷同陈龙唐平华刘明伟湖南科技大学信息与电气工程学院湘潭411201 湖南科技大学化学化工学院湘潭411201 湘潭大学物理与光电工程学院湘潭411105

本文基于带有不同变系数和势的分数薛定谔方程,研究了二次相位调制(QPM)下厄米-高斯光束的演化特性.在自由空间中,光束聚焦位置随着正QPM系数的增加或莱维指数的减小而变大.QPM为负时,光束聚焦消失.在余弦调制和QPM共同作用下,光束的传... 详细信息

本文基于带有不同变系数和势的分数薛定谔方程,研究了二次相位调制(QPM)下厄米-高斯光束的演化特性.在自由空间中,光束聚焦位置随着正QPM系数的增加或莱维指数的减小而变大.QPM为负时,光束聚焦消失.在余弦调制和QPM共同作用下,光束的传输不再遵循余弦规律振荡,而是表现出一大一小的呼吸结构,其演化周期会随调制频率的增加而降低.引入线性调制时,分裂光束的运动轨迹呈现抛物线状.在线性调制和QPM共同影响下,光束呈现出聚焦或聚焦消失的特性.当考虑幂函数调制和正QPM共同影响时,在莱维指数较小时,光束在一定传输距离内保持不失真的直线传输.当线性势作用时,光束的分裂随着线性系数的增加而逐渐消失,最终呈现周期性演化.在加入QPM后,光束会得到明显放大.另外,光束演化周期与线性系数成反比,横向振幅随着莱维指数的增加而变大.当抛物势和QPM共同作用时,光束会呈现出自动聚焦,散焦效应,聚焦频率会随着莱维指数和抛物系数的增加而变大.这些特性在光学操纵,光学聚焦等领域具有潜在的应用价值.

关键词：分数薛定谔方程厄米-高斯光束二次相位调制变系数和势

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基于高频方波注入的永磁同步电机转子初始位置辨识

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工程科学与技术 2024年

作者：谭广谭平安王博徐西宁吴炎明唐锐湘潭大学自动化与电子信息学院

永磁同步电机的初始位置辨识对电机的启动性能有着至关重要的作用。在各类转子位置辨识方法中，基于转子凸极特性的高频注入法是一种应用广泛且效果良好的辨识方法，其不依赖电机反电动势，在零低速下控制效果优越。高频脉振注入法是高... 详细信息

永磁同步电机的初始位置辨识对电机的启动性能有着至关重要的作用。在各类转子位置辨识方法中，基于转子凸极特性的高频注入法是一种应用广泛且效果良好的辨识方法，其不依赖电机反电动势，在零低速下控制效果优越。高频脉振注入法是高频注入法中应用较为广泛的一种算法，在传统的高频脉振注入法中需要使用滤波器来处理电机响应电流，但滤波器的存在会带来相位滞后进而影响转子位置辨识精度。对此，本文提出了一种基于高频方波注入的永磁同步电机转子初始位置辨识方法。首先，对高频激励下的系统数学模型进行了分析，得到了简化后的电机模型与响应电流表达式。在此基础上，向估计的转子d轴上注入高频方波信号，分离响应电流中不同成分，得到含有转子位置信息的高频响应电流。然后，设计了转子位置观测器，无需使用滤波器，利用正切函数处理高频响应电流并解耦出转子位置误差信息，再对该误差信息进行锁相进而辨识出转子位置。在转子极性辨识中，基于电机磁饱和效应，在参考d轴上施加方向不同、幅值相等的电流偏置，通过比较电流偏置作用时间内d轴高频响应电流幅值的平均值来判断转子极性。最后，搭建了永磁同步电机实验平台，实验结果表明该方法辨识的转子初始位置精度较高，且在电机低速运行工况下同样具备良好的适用性，控制效果良好，验证了算法的有效性与正确性。

关键词：永磁同步电机高频方波注入初始位置辨识正切函数磁饱和效应