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基于三维荧光光谱结合2D-LDA的食用油掺假鉴别研究

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光谱学与光谱分析 2024年第11期 3179-3185页

作者：姜海洋崔耀耀贾彦国谌志鹏燕山大学信息科学与工程学院计算机科学与工程系唐山师范学院计算机科学技术系石家庄学院机电学院

食用油掺假行为严重威胁消费者的身体健康并扰乱社会市场秩序。研究有效的食用油掺假鉴别方法对于构建安全、可靠的食品供应链和提升消费者福祉具有重要意义。以食用油中的香油为例开展食用油掺假鉴别方法研究。通过芝麻香精与玉米油、... 详细信息

食用油掺假行为严重威胁消费者的身体健康并扰乱社会市场秩序。研究有效的食用油掺假鉴别方法对于构建安全、可靠的食品供应链和提升消费者福祉具有重要意义。以食用油中的香油为例开展食用油掺假鉴别方法研究。通过芝麻香精与玉米油、大豆油以及菜籽油三种食用油配制了3类掺假香油；使用FLS920稳态荧光光谱仪采集了这3类掺假香油以及不同品牌香油共计45个实验样本的三维荧光光谱数据；基于2D-LDA方法提取了实验样本的二维特征，并以此为依据采用最近邻分类原理实现了掺假食用油的准确鉴别。将所述方法与平行因子结合非线性判别分析(PARAFAC-QDA)、多维偏最小二乘——判别分析(NPLS-DA)两种方法进行了对比。结果表明，2D-LDA方法能够有效提取掺假香油的二维特征。这些特征能够使不同类别的实验样本在投影子空间中实现最大程度分离；同时可使相同类别的实验样本在子空间中尽可能地紧密聚集，进而使得样本在低维子空间中具有更好的可分性，从而获得了100%的鉴别准确率。而PARAFAC-QDA和NPLS-DA两种方法仅分别获得了85%和95%的鉴别准确率。2D-LDA方法相比于这两种方法在食用油掺假鉴别特别是现场快速检测的实际应用中更具优势和潜力，其鉴别过程与结果更加简捷和精确。研究为现场食品安全监管提供了一种高效可行的新方案。

关键词：食用油三维荧光光谱二维线性判别分析(2D-LDA) 掺假鉴别

基于图网络与IoU感知的孪生网络目标跟踪算法

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控制与决策 2024年第9期39卷 2867-2875页

作者：陈志旺刁华康袁宇吕昌昊彭勇燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 航空工业天津航空机电有限公司天津300308

传统孪生网络目标跟踪算法采用互相关或者深度互相关的方式对模板帧与检测帧进行相似性度量,无法有效适应极端的目标形变.以无锚点框的目标跟踪算法为基础,设计一种基于图网络的IoU感知目标跟踪算法.首先,以Resnet50为基础,在每个残差... 详细信息

传统孪生网络目标跟踪算法采用互相关或者深度互相关的方式对模板帧与检测帧进行相似性度量,无法有效适应极端的目标形变.以无锚点框的目标跟踪算法为基础,设计一种基于图网络的IoU感知目标跟踪算法.首先,以Resnet50为基础,在每个残差结构后引入通道自适应调整模块NCAM,构造轻量高效且具有通道自适应的特征提取网络.其次,基于图网络设计一种新的模板帧与检测帧的相似性计算方式,将特征图像素点视为图网络的节点,对模板特征与检测特征的图网络节点进行相似性计算以有效应对目标极端形变.最后,在分类部分采用IoU感知的分类损失函数在分类分支与回归分支之间建立联系,改变以往孪生网络目标跟踪算法训练与测试不一致的情况;在回归部分选用CIoU损失计算离线训练阶段的回归损失,得到更加精准的边界框.OTB2015、UAV123、VOT2018与VOT2019数据集上的实验结果验证了所提算法的有效性.

关键词：目标跟踪孪生网络图网络 IoU感知通道自适应调整 CIoU

基于深度信念网络多参数智能融合的滑靴副性能退化状态评估方法

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机械工程学报 2024年第4期60卷 178-188页

作者：刘思远艾超郁春嵩张伟哲陈文婷康伟燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 中国人民解放军95092部队开封475000

滑靴副磨损过程的性能退化状态受到表面形貌、摩擦特性等多个方面的影响,单独提取其中任何一个表征参数作为指标,评估其性能退化状态都是不准确的,为提高评估精度,提出基于深度信念网络多参数智能融合的滑靴副性能退化状态评估方法。应... 详细信息

滑靴副磨损过程的性能退化状态受到表面形貌、摩擦特性等多个方面的影响,单独提取其中任何一个表征参数作为指标,评估其性能退化状态都是不准确的,为提高评估精度,提出基于深度信念网络多参数智能融合的滑靴副性能退化状态评估方法。应用分形理论从滑靴表面形貌特征中提取分形维数、尺度系数和特征粗糙度等分形参数作为表面形貌评估指标,应用摩擦因数作为摩擦特性参数评估指标,构建性能退化状态评估指标体系;计算摩擦因数信号与完全平稳的高斯白噪声序列信号之间的灰色关联度,并根据灰色关联度的大小对性能退化状态进行区域划分;应用深度信念网络理论对多指标参数进行智能融合和特征提取,建立性能退化状态评估模型;开展滑靴副磨损过程模拟试验,分析指标参数和灰色关联度对性能退化状态的影响规律,通过构建出的样本数据集,对评估模型进行训练和测试验证,结果表明评估模型对性能退化状态的评估准确率能够达到97%以上,由此证实该方法对滑靴副性能退化状态评估的有效性,且具有较高的评估精度。

关键词：滑靴副性能退化状态评估分形理论深度信念网络

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对抗网络环境下的高阶多智能体事件驱动控制

控制理论与应用 2024年

作者：郑维傅乐平王洪斌燕山大学河北省智能康复及神经调控重点实验室燕山大学电气工程学院

本文为了解决通讯拓扑图为结构平衡无向拓扑图的条件下,存在对抗网络的多智能体系统中的事件驱动控制问题,通过状态反馈信息设计静态事件触发条件,同时结合自适应控制方法,提出一种基于静态事件触发机制的分布式控制策略.该控制策略减... 详细信息

本文为了解决通讯拓扑图为结构平衡无向拓扑图的条件下,存在对抗网络的多智能体系统中的事件驱动控制问题,通过状态反馈信息设计静态事件触发条件,同时结合自适应控制方法,提出一种基于静态事件触发机制的分布式控制策略.该控制策略减少了控制器的更新频次,缓解了系统的通信压力.文中采用Lyapunov稳定性理论,证明了在该控制策略下,存在输入非线性扰动的多智能体系统状态在固定时间内能够工作在二部一致状态,且系统内不存在Zeno行为,同时也避免了由初始状态随机变化引发的系统收敛时间不确定的问题.最后,仿真结果表明该分布式控制策略具有良好的控制性能.

关键词：多智能体系统静态事件触发自适应固定时间二部一致性控制

分布式驱动电动汽车回馈制动单侧电机失效的机电液复合控制

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机械工程学报 2024年

作者：张利鹏刘一帆刘帅帅任长安高铭泽樊小健燕山大学车辆与能源学院燕山大学河北省特种运载装备重点实验室

分布式驱动电动汽车下长坡回馈制动时出现一侧电机失效，会使制动强度大幅衰减以及因两侧制动不平衡而跑偏，通过截断异侧电机制动力矩和液压制动主动补偿虽可保证制动效能，但无法修正跑偏及继续回馈能量。为解决以上问题，将基于所发... 详细信息

分布式驱动电动汽车下长坡回馈制动时出现一侧电机失效，会使制动强度大幅衰减以及因两侧制动不平衡而跑偏，通过截断异侧电机制动力矩和液压制动主动补偿虽可保证制动效能，但无法修正跑偏及继续回馈能量。为解决以上问题，将基于所发明的分布式/集中式双模耦合驱动系统和电液制动系统探索新的机电液复合控制方法。首先，分析基于双模耦合驱动系统进行单侧电机失效后量回馈的可行性；然后，进行整车动力学建模和控制器设计，针对复合控制精度差问题，提出结合矢量控制的模型预测控制方法；最后，通过硬件在环仿真验证了复合控制效果。研究结果表明，在一侧电机制动失效后除施加转矩截断和液压补偿控制外，利用未失效电机进行差动驱动能够保证制动安全，此后将双电机分布式驱动切换为单电机集中式驱动，则可以继续进行回馈制动并保证预期制动性能。所提出机电液复合控制将控制精度提高了64.83%，制动能量回收值提升了58.70%，有效保证了车辆制动安全和能量回馈能力。

关键词：分布式驱动回馈制动失效双模耦合驱动机电液复合控制模型预测控制主动安全

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基于田口法的比例电磁铁极靴结构优化研究

机械工程学报 2024年第8期60卷 329-336页

作者：杨柳高天雄宋颜和孔祥东张世林燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室秦皇岛066004 广州汇通精密液压有限公司广州511300

比例电磁铁作为比例阀中最关键的电-机械转换器,其位移-力线性度的优劣直接影响智能液压系统的精度,但是目前现有的比例电磁铁普遍存在位移-力线性度差、比例转换精度低等问题。针对此类问题,以比例电磁铁位移-力线性度为优化目标,结合... 详细信息

比例电磁铁作为比例阀中最关键的电-机械转换器,其位移-力线性度的优劣直接影响智能液压系统的精度,但是目前现有的比例电磁铁普遍存在位移-力线性度差、比例转换精度低等问题。针对此类问题,以比例电磁铁位移-力线性度为优化目标,结合田口法开展优化设计研究。首先,建立比例电磁铁输出电磁力数学模型,明确位移-力特性与极靴结构参数的映射关系。其次,基于衔铁4个典型位置下(0、d/4、d/2、d,d为衔铁行程长度)不同极靴结构参数的输出电磁力数值解,采用田口法得到所研究比例电磁铁关键结构参数的最优组合。最后,加工比例电磁铁样机,对比优化前后位移-力线性度的方差。结果表明,优化后的比例电磁铁位移-力线性度相比于优化前提升15.56%,验证了仿真模型的正确性和研究方法的可行性。研究成果对智能液压系统用比例电磁铁电磁性能的提升具有重要的指导意义。

关键词：比例电磁铁田口法电磁力结构优化静态特性

基于因果稀疏优化的运动想象脑电意图解码研究

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控制与决策 2024年

作者：付荣荣李林玉孟云刘冲路斌文桂林燕山大学电气工程学院东北大学机械工程与自动化学院燕山大学机械工程学院

针对运动想象脑电信号解码问题提出因果稀疏特征优化方法,旨在选择因果判别特征以增强其解码准确性.首先,利用希尔伯特-黄变换(HHT)提取脑电信号各通道中的边际谱能量;然后,运用样本重加权去相关性算子(SRDO)对特征进行加权优化,以消除... 详细信息

针对运动想象脑电信号解码问题提出因果稀疏特征优化方法,旨在选择因果判别特征以增强其解码准确性.首先,利用希尔伯特-黄变换(HHT)提取脑电信号各通道中的边际谱能量;然后,运用样本重加权去相关性算子(SRDO)对特征进行加权优化,以消除干扰及冗余特征与识别运动想象的判别特征间的虚假关联;在此基础上,利用亲和传播(AP)聚类算法开发特征在空间分布中的潜在关系,并结合迭代稀疏分组Lasso (iSGL),通过同时考虑组内与组间特征的重要性,对特征进行优化,以提升运动想象脑电信号的解码准确率;最后,利用支持向量机(SVM)在二分类运动想象实验数据集上进行5折交叉验证,实验结果显示其平均准确率达到了92.30%,与原特征相比提升近4%.此外,通过与不同方法的对比实验,充分验证了所提出方法的优越性,表明该方法可以作为一种推动脑-机接口发展的有力解决方案.

关键词：特征优化因果 Lasso 希尔伯特-黄变换运动想象脑电信号

基于注意力机制和深度残差网络的滚动轴承故障诊断

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燕山大学学报 2024年第1期48卷 39-47页

作者：时培明吴术平于越张宇许学方燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066004

针对现有的滚动轴承诊断模型特征提取能力不足、诊断准确率不高的问题,提出一种注意力机制与一维深度残差网络相结合的故障诊断方法。该方法首先通过引入残差结构来防止深度网络性能退化,然后结合注意力机制来提高网络的特征提取能力,... 详细信息

针对现有的滚动轴承诊断模型特征提取能力不足、诊断准确率不高的问题,提出一种注意力机制与一维深度残差网络相结合的故障诊断方法。该方法首先通过引入残差结构来防止深度网络性能退化,然后结合注意力机制来提高网络的特征提取能力,最后使用原始的滚动轴承振动信号训练故障特征分类器。针对变工况故障诊断,本文采用小样本迁移学习框架。在两个开源实验平台上的结果表明,该方法能够有效地提高滚动轴承故障诊断的准确率,为实际应用提供一定的理论参考。

关键词：滚动轴承注意力机制残差网络特征提取迁移学习

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高压气动压力伺服系统的鲁棒控制

中国机械工程 2024年第7期35卷 1141-1150页

作者：张迪嘉高路平周少梁高隆隆李宝仁燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

高压气动压力伺服系统的参数不确定性和未建模动态制约了其控制精度的提高,针对此提出了基于RISE的自适应鲁棒控制算法用于高压气动压力伺服系统的控制。考虑到核心元件高压电气伺服阀的控制性能对高压气动压力伺服系统高精度控制的影响... 详细信息

高压气动压力伺服系统的参数不确定性和未建模动态制约了其控制精度的提高,针对此提出了基于RISE的自适应鲁棒控制算法用于高压气动压力伺服系统的控制。考虑到核心元件高压电气伺服阀的控制性能对高压气动压力伺服系统高精度控制的影响,设计了交叉对比实验,实验结果表明,伺服阀位置控制算法有助于避免正弦信号失真、减小稳态压力抖动,系统压力控制算法能提高系统的响应速度和动态跟踪能力。

关键词：高压气动压力伺服系统自适应鲁棒控制高压电气伺服阀动态压力跟踪