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双系统协商冗余热备工业控制平台设计

仪表技术与传感器 2024年第7期 87-93页

作者：胡鑫明冯武彤吴晓飞崔宇飞李肖巩芫芳西安西电数字科技有限公司西安西电电力系统有限公司

针对多模冗余控制系统常用的中心仲裁机制造成设计复杂、成本较高等问题,提出了无中心仲裁的双系统热备份冗余控制平台设计方案。该方案不包含仲裁设备,控制平台主要由2套完全相同的主控模块通过2对互为冗余的高速光纤通道连接组成,主... 详细信息

针对多模冗余控制系统常用的中心仲裁机制造成设计复杂、成本较高等问题,提出了无中心仲裁的双系统热备份冗余控制平台设计方案。该方案不包含仲裁设备,控制平台主要由2套完全相同的主控模块通过2对互为冗余的高速光纤通道连接组成,主控模块采用嵌入式处理器与现场可编程门阵列协同工作,且所有软硬件均为国产化选型。主控模块内部由有限状态机管理运行状态,2套模块之间利用光纤通信实现信息交互与关键数据同步,并结合协商监视替代仲裁机制实现热备份冗余。控制平台采用软硬件分层架构设计,其中硬件层由处理系统硬件和可编程逻辑硬件组成,软件层由嵌入式实时操作系统和驱动程序组成。基于控制平台开放的应用层设计能够最大程度保证用户实现业务逻辑的灵活性。

关键词：无中心仲裁双系统主备协商冗余热备份控制平台

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气凝胶复合材料各向异性导热系数实验研究

工程热物理学报 2024年第7期45卷 2131-2137页

作者：纪风张虎杨斌唐桂华高庆福西安交通大学航天航空学院西安710049 湖南荣岚智能科技有限公司湘潭411100 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

气凝胶复合材料具有孔隙率高、比表面积大和导热系数低等特点,为增强其力学性能,常在材料面内方向掺杂增强纤维,然而受测量方式和材料制备工艺的限制,目前研究多关注其厚度方向导热系数,对面内方向导热系数关注较少。本文采用基于稳态... 详细信息

气凝胶复合材料具有孔隙率高、比表面积大和导热系数低等特点,为增强其力学性能,常在材料面内方向掺杂增强纤维,然而受测量方式和材料制备工艺的限制,目前研究多关注其厚度方向导热系数,对面内方向导热系数关注较少。本文采用基于稳态方法的“三明治”结构测试气凝胶复合材料厚度方向导热系数,采用基于瞬态平面热源法的Hot Disk热常数分析仪测试材料宏观等效导热系数,两者结合间接获得材料面内方向导热系数,并采用石英灯红外加热考核两类材料的高温隔热性能。测量结果表明其厚度方向和面内方向导热系数随温度上升而迅速增大,等效导热系数在对数坐标下随气压的增加呈现“S”变化规律,氧化铝气凝胶材料比氧化硅气凝胶材料高温隔热性能更优。

关键词：气凝胶复合材料导热系数各向异性高温变气压实验研究

基于ResNet深度学习网络的隔离开关状态识别研究

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高压电器 2024年第6期60卷 99-106页

作者：张伟张咪金佳齐王璞雷蓓西安西电开关电气有限公司西安710077

文中以高压隔离开关视频监测获取的图像数据为研究对象,以隔离开关分合闸状态识别为研究目标,提出了应用于变电站高压开关设备智能监测系统的图像识别算法。为了使样本数据具备多样化的特征,该方法在预处理模块中,采用了多种数据增强技... 详细信息

文中以高压隔离开关视频监测获取的图像数据为研究对象,以隔离开关分合闸状态识别为研究目标,提出了应用于变电站高压开关设备智能监测系统的图像识别算法。为了使样本数据具备多样化的特征,该方法在预处理模块中,采用了多种数据增强技术对样本集进行了处理,在增强特征量的同时,扩充了样本表达维度;在训练模块中,文中基于ResNet深度学习神经网络,构建了不同深度的网络结构,经过训练后得到了层数分别为18、34、50、101的网络模型,并在验证集上对各数据模型进行了性能评估和对比。此外,还构建了其他几种常见的神经网络模型,与文中方法进行了性能对比。试验结果表明,所提出的方法能够在验证集上达到99.7%的识别准确率,并在性能上表现出优势,该方法能够为隔离开关监测系统提供算法支持,满足实际工程应用中的性能需求。

关键词：高压隔离开关状态识别 ResNet 深度学习

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锂电池双向均衡及模型预测控制优化

西安交通大学学报 2024年第10期58卷 24-35页

作者：赵炎锋王斌杜睿徐世福顾卫平王朝晖西安交通大学机械工程学院西安710049 陕西德鑫智能科技有限公司西安710075

为了解决锂电池组内部单体不一致导致的能量利用率低、电池容量衰减等问题,提出了一种基于模型预测控制的双向均衡控制方法。首先,以锂电池单体的荷电状态(SOC)为均衡控制目标,采用带遗忘因子的最小二乘法和扩展卡尔曼滤波法联合估计电... 详细信息

为了解决锂电池组内部单体不一致导致的能量利用率低、电池容量衰减等问题,提出了一种基于模型预测控制的双向均衡控制方法。首先,以锂电池单体的荷电状态(SOC)为均衡控制目标,采用带遗忘因子的最小二乘法和扩展卡尔曼滤波法联合估计电池SOC;接着,通过设计双向反激式电路,形成可升降压的均衡结构,并采用模型预测控制优化双向反激式电路的正反向均衡控制状态;最后,通过占空比控制双向反激式电路的均衡电流,实现不同锂电池单体之间的SOC均衡。研究结果表明:采用双向反激式电路和模型预测控制,不但降低了均衡电路控制的复杂程度,避免了传统均衡方法的电池组内部均衡消耗,而且有效提高了均衡可靠性和均衡速度;在动态工况下,基于模型预测控制的锂电池双向均衡控制方法,能快速实现锂电池单体之间的SOC均衡,与传统的比例均衡控制方法相比,均衡时间缩短了68.3%。

关键词：锂电池模型预测控制荷电状态反激式电路双向均衡控制

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协同双面搅拌摩擦焊接技术

航空制造技术 2024年第13期67卷 14-19页

作者：李文亚唐益爽邹阳帆王卫兵西北工业大学西安710072 北京索德瀚智能科技有限公司北京100089

协同双面搅拌摩擦焊接(SDS-FSW)作为搅拌摩擦焊接技术的一种新的改进形式,显著改善了传统搅拌摩擦焊接变形大、焊接效率低等问题,对焊接质量也有提升作用,适用于大尺寸、大厚度的板材或型材的焊接。但目前SDS-FSW仍处于初始研发阶段,相... 详细信息

协同双面搅拌摩擦焊接(SDS-FSW)作为搅拌摩擦焊接技术的一种新的改进形式,显著改善了传统搅拌摩擦焊接变形大、焊接效率低等问题,对焊接质量也有提升作用,适用于大尺寸、大厚度的板材或型材的焊接。但目前SDS-FSW仍处于初始研发阶段,相关的理论及应用研究较少,研究成果主要集中在6061铝合金上。本文主要介绍SDS-FSW技术的发展历程、技术特点与典型研究结果及应用前景,以期为SDS-FSW技术的发展及实际工程推广提供参考。

关键词：搅拌摩擦焊接(FSW) 协同双面搅拌摩擦焊接(SDS-FSW) 铝合金显微组织力学性能

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基于脉冲强化学习的连续运动控制仿真与优化

系统仿真学报 2024年

作者：刘晓德郭宇飞陈元培周洁张瑀涵彭玮航马喆航天科工集团智能科技研究院有限公司

面向高能效和高鲁棒自主运动控制的发展需求，为了提高模型对多自由度连续运动控制的鲁棒性，文中提出了一种基于强化学习和脉冲神经网络的智能运动控制算法。该算法通过引入特征变换方法来提升模型训练的性能，基于Actor-Critic框架学... 详细信息

面向高能效和高鲁棒自主运动控制的发展需求，为了提高模型对多自由度连续运动控制的鲁棒性，文中提出了一种基于强化学习和脉冲神经网络的智能运动控制算法。该算法通过引入特征变换方法来提升模型训练的性能，基于Actor-Critic框架学习不同对象的运动数据，在OpenAI Gym仿真平台上进行对比测试。结果表明：本方法相比其他强化学习算法奖励值平均提升了10%以上。同时，通过分析奖励值对连续运动控制效果的影响，结合仿真结果验证了该模型在提升多自由度连续控制性能方面的有效性。

关键词：脉冲神经网络强化学习自主运动控制特征变换

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基于脉冲神经网络的智能控制研究进展

控制理论与应用 2024年

作者：刘晓德郭宇飞黄旭辉马喆航天科工集团智能科技研究院有限公司

近些年,具备低功耗、高鲁棒、融合时空信息等优势的脉冲神经网络(spiking neural network,SNN)在类脑研究与智能控制的交叉领域方兴未艾.基于脉冲神经网络架构的智能控制方法是实现与环境自主交互并且高能效完成复杂控制任务的有效途径... 详细信息

近些年,具备低功耗、高鲁棒、融合时空信息等优势的脉冲神经网络(spiking neural network,SNN)在类脑研究与智能控制的交叉领域方兴未艾.基于脉冲神经网络架构的智能控制方法是实现与环境自主交互并且高能效完成复杂控制任务的有效途径之一.为此,本文首先介绍了SNN的基本要素与研究动机;然后详细介绍了近年来基于脉冲神经网络智能控制的研究进展以及在机器人、无人车、无人机等领域的应用情况;接着总结了一些现有的硬件平台,用以实现SNN算法的高效能实现.最后,总结展望了SNN控制发展的机遇与挑战.本文旨在梳理出SNN控制发展的技术脉络,为其快速发展提供借鉴与思路.

关键词：脉冲神经网络深度学习神经网络与智能控制神经形态计算

猪肉油炒过程传质参数测定及其对烹饪过程控制的影响

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农业工程学报 2024年第10期40卷 288-297页

作者：陈晓青李静鹏余冰妍夏旭唐浩闫勇邓力贵州大学酿酒与食品工程学院贵阳550025 深圳汉食智能科技有限公司深圳518084

为提升油炒数值模拟的可靠性及准确度,揭示可控操作对烹饪过程参数的影响及关键过程参数对烹饪的影响。通过无量纲水分含量分析解法,测定了中式油炒猪里脊肉过程中的表面传质系数(surface mass transfer coefficient,h_(m))和有效水分... 详细信息

为提升油炒数值模拟的可靠性及准确度,揭示可控操作对烹饪过程参数的影响及关键过程参数对烹饪的影响。通过无量纲水分含量分析解法,测定了中式油炒猪里脊肉过程中的表面传质系数(surface mass transfer coefficient,h_(m))和有效水分扩散系数(effective moisture diffusion coefficient,D_(eff)),分析了预热油温及样品比表面积Ω对h_(m)及D_(eff)的影响;基于已构建的油炒热质传递数学模型、成熟值理论,对比了h_(m)和流体-颗粒表面传热系数(fluid-to-particle surface heat transfer coefficient,hfp)对烹饪成熟控制的影响。结果表明:与油炸过程类似研究的文献数据相比,该研究中hm值偏大在5.927×10^(−6)~2.481×10^(−5) m/s之间,D_(eff)在6.281×10^(−9)~4.148×10^(−8) m^(2)/s之间,D_(eff)活化能(Ea)在24.2~30.6 kJ/mol范围内;预热油温、比表面积Ω对h_(m)及D_(eff)有显著影响(P<0.05),预热油温越高h_(m)和D_(eff)越大,比表面积Ω和h_(m)越大,D_(eff)越小;h_(m)对烹饪成熟控制影响较小,而h_(fp)是烹饪成熟控制的关键过程参数。研究结果为油炒过程模拟提供了重要参数,为烹饪过程控制提供依据。

关键词：中式烹饪油炒表面传质系数有效水分扩散系数猪里脊肉

基于SSVEP-BCI的可穿戴疲劳检测系统

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控制与决策 2024年第7期39卷 2414-2420页

作者：欧阳元兵罗亦鸣李宇诗王皓潘昱杉西交利物浦大学智能工程学院江苏苏州215123 江苏集萃脑机融合智能技术研究所有限公司江苏苏州215131 西安电子科技大学网络与信息安全学院西安710126

由于稳态视觉诱发电位的脑机接口(SSVEP-BCI)具有高准确性、高传输速率且无需训练,用户需要花费大量精力专注于视觉刺激以产生足够强的SSVEP,其中高亮度、频繁的低频刺激和单一任务十分容易使用户产生疲劳.针对用户疲劳问题,提出一种针... 详细信息

由于稳态视觉诱发电位的脑机接口(SSVEP-BCI)具有高准确性、高传输速率且无需训练,用户需要花费大量精力专注于视觉刺激以产生足够强的SSVEP,其中高亮度、频繁的低频刺激和单一任务十分容易使用户产生疲劳.针对用户疲劳问题,提出一种针对SSVEP-BCI的实时疲劳检测系统,该系统包括一个可穿戴式脑电设备的硬件设计和实现以及基于支持向量机的分类算法.基于该系统,对用于疲劳检测准确性的熵进行研究,并发现模糊熵与近似熵在检测中具有一致性,在疲劳变化微弱的情况下模糊熵变化更突出,而在疲劳变化明显的情况下近似熵的变化更显著.此外,对前额和枕叶信号进行比较,发现前额信号的分类准确性通常高于枕叶信号,同时复合准确性高于任何一种单独使用时的准确性.

关键词：脑机接口稳态视觉诱发电位熵疲劳检测支持向量机脑电图