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直线型倾转多旋翼植保无人机建模与控制

仪器仪表学报 2024年第1期45卷 250-258页

作者：沈跃储金城沈亚运施志翔刘慧江苏大学电气信息工程学院镇江212013

针对直线型倾转多旋翼植保无人机模型耦合复杂、作业时易受施药执行器干扰等问题,提出了一种模型补偿-线性自抗扰控制算法。首先建立无人机运动学和动力学模型,并分析作业时离心喷头产生的力矩作用影响;然后将作业模型中的固定部分作为... 详细信息

针对直线型倾转多旋翼植保无人机模型耦合复杂、作业时易受施药执行器干扰等问题,提出了一种模型补偿-线性自抗扰控制算法。首先建立无人机运动学和动力学模型,并分析作业时离心喷头产生的力矩作用影响;然后将作业模型中的固定部分作为已知扰动,引入模型补偿-扩张状态观测器估计内外未知总扰动并动态补偿控制系统,完成位姿控制器设计。仿真结果表明,所提出的算法在作业场景下偏航角度误差小于0.2°,恢复时间小于0.55 s,相比于PID算法和线性自抗扰算法最大角度偏差分别降低3.4°和0.9°,恢复时间减少3.1和0.99 s,具有较强的鲁棒性。飞行实验表明,该无人机可以很好地跟踪植保作业轨迹,最大位置稳态误差小于15 cm,满足植保作业需求。

关键词：植保无人机可倾转旋翼离心喷头模型自抗扰控制器

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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

基于改进遗传算法的家电回收车辆路径规划方法

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 27-34页

作者：黄新林张隆飛唐小伟同济大学电子与信息工程学院上海201804

为了提高家电回收效率以及降低回收成本,提出了一种基于改进遗传算法(GA)的家电回收车辆路径优化方法。将家电回收车辆路径规划问题建模为一个变体的旅行商问题(TSP)以最小化运输成本,但该问题难以在多项式时间内进行求解。提出了一种... 详细信息

为了提高家电回收效率以及降低回收成本,提出了一种基于改进遗传算法(GA)的家电回收车辆路径优化方法。将家电回收车辆路径规划问题建模为一个变体的旅行商问题(TSP)以最小化运输成本,但该问题难以在多项式时间内进行求解。提出了一种基于高斯矩阵变异(GMM)算子的改进遗传算法,利用原始站点数据信息中隐含的站点位序分布特性建立高斯概率矩阵,并采用轮盘赌选择法将高斯概率矩阵作用于个体基因突变,在保证种群基因多样性的同时,引导种群向高适应度方向进化。最后,采用上海地区的家电回收点实际数据开展实验仿真以验证所提出算法的有效性,并与其他算法进行对比。结果表明,与传统遗传算法相比,在将求解精度差保持在1%以内的情况下,所提出改进遗传算法的平均收敛速度可以提升50%~60%,算法耗时降低48%。

关键词：家电回收旅行商问题(TSP) 遗传算法(GA) 高斯矩阵变异(GMM)算子

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基于路侧摄像头的多目标跟踪算法优化设计

同济大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 541-550页

作者：王平姚宇阳王新红同济大学电子与信息工程学院上海201804

针对当前多目标追踪算法应对路侧交通场景的缺陷,提出一种基于路侧摄像头的多目标追踪算法。选择one‐shot追踪算法路线,基于FairMOT设计神经网络,使单个网络同时生成目标检测结果与外观特征结果,增强实时性效果;采用新的数据关联方式,... 详细信息

针对当前多目标追踪算法应对路侧交通场景的缺陷,提出一种基于路侧摄像头的多目标追踪算法。选择one‐shot追踪算法路线,基于FairMOT设计神经网络,使单个网络同时生成目标检测结果与外观特征结果,增强实时性效果;采用新的数据关联方式,减少遮挡对追踪器的影响;引入新的运动相似度度量方式——缓冲交并比,弥补线性运动预测模型产生的误差;提出基于速度判别的丢失轨迹移除算法和基于历史位置匹配算法,实现长时间遮挡轨迹的身份恢复。在UA‐DETRAC公开多目标追踪数据集上进行实验,验证该算法有效性。为证明该算法在真实路侧环境的适用性,在国家智能网联汽车(上海)试点示范区开放道路采集真实路侧场景数据。最后,将该算法和SORT、DeepSORT、ByteTrack、FairMOT算法在真实路侧场景数据上进行对比实验。实验结果表明,本算法在identification F‐Score、ID switch、fragmentation、mostly tracked、mostly lost、multiple object tracking accuracy等评估指标上优于其他算法。

关键词：多目标追踪目标检测路侧感知

适应复杂区域的时序SAR影像洪水监测与分析

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遥感学报 2024年第2期28卷 346-358页

作者：李聪妤刘家奇刘欣鑫李树涛康旭东湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

洪涝灾害对中国沿湖沿江地带的国家经济和人民财产威胁巨大。针对洪涝灾害期间光学影像质量低,单幅SAR (Synthetic Aperture Radar)影像水体提取多依赖经验阈值且可靠性不足等问题,本文提出了一种适应复杂区域的时序SAR影像洪水监测方... 详细信息

洪涝灾害对中国沿湖沿江地带的国家经济和人民财产威胁巨大。针对洪涝灾害期间光学影像质量低,单幅SAR (Synthetic Aperture Radar)影像水体提取多依赖经验阈值且可靠性不足等问题,本文提出了一种适应复杂区域的时序SAR影像洪水监测方法。为获取完整的洪水淹没区域,首先结合影像序列的统计分析结果,设计了两个归一化差异指数——突出临时洪水的淹没范围提取指数SREI (Submerged Range Extraction Index)和突出矮植被覆盖的植被区淹没范围提取指数SRVEI (Submerged Range in Vegetation area Extraction Index);然后,根据同一区域植被季候性分布较为稳定的前提,给出了阈值的自适应选取方式;最后,考虑中国湖泊周围地物特点,构建了适应的后处理过程,优化提取区域,形成了洪水淹没区域提取与监测的详细流程和通用框架。本文以东洞庭湖流域为主要研究区域验证了方法的提取精度,并在此基础上进行了2020年东洞庭湖流域洪涝灾害态势分析和洪水淹没地物分析,展示了方法在洪涝灾害监测评估上的应用性能。另外,本文还将该方法应用于东洞庭湖流域往年数据,进行了汛期洪水淹没范围年际分析,并添加了同年鄱阳湖洪水淹没区域的实验,验证了方法时空应用的稳定性。相关实验结果表明,本文方法对洪水淹没区域的提取精度高,用户依赖性低,可跨越时空地应用于不同洪水淹没区域监测场景,且可以初步区分不同属性的洪水淹没范围,能够为本文涉及区域及其他区域的洪涝灾害监测、评估和预警提供一定的参考。

关键词：洪涝灾害合成孔径雷达时序监测水文遥感 SAR 洞庭湖

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融合概念和属性信息的领域知识图谱补全方法

控制与决策 2024年第7期39卷 2325-2333页

作者：陈伯谦王坚同济大学电子与信息工程学院上海201804

针对领域知识图谱具有严格的模式层和丰富的属性信息的特点,提出一种融合概念和属性信息的领域知识图谱补全方法.首先对领域知识图谱模式层中的概念使用可建模语义分层结构的HAKE模型进行嵌入表示,建立基于概念的实例向量表示;其次对数... 详细信息

针对领域知识图谱具有严格的模式层和丰富的属性信息的特点,提出一种融合概念和属性信息的领域知识图谱补全方法.首先对领域知识图谱模式层中的概念使用可建模语义分层结构的HAKE模型进行嵌入表示,建立基于概念的实例向量表示;其次对数据层的实例三元组和属性三元组进行区分,通过注意力机制对实例的属性和概念进行融合,建立基于属性的实例向量表示;最后对基于概念和基于属性的实例向量表示进行联合训练以实现对实例三元组的评分.使用基于DWY100K数据集构建的知识图谱、MED-BBK-9K医疗知识图谱和根据某钢铁企业设备故障诊断数据构建的知识图谱进行实验,结果表明所提出方法在领域知识图谱补全中的性能优于现有知识图谱补全方法.

关键词：领域知识图谱知识图谱嵌入知识图谱补全模式层数据层注意力机制

基于短时傅里叶变换和深度网络的模块化多电平换流器子模块IGBT开路故障诊断

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3840-3854页

作者：朱琴跃于逸尘占岩文李杰华润恺同济大学电子与信息工程学院上海201804

针对现有模块化多电平换流器(MMC)子模块故障诊断过程中所需传感器较多、测量干扰较大等问题,提出一种基于深度学习的MMC子模块IGBT开路故障诊断方法。在对MMC子模块开路故障特征进行分析的基础上,利用短时傅里叶变换(STFT)提取桥臂电... 详细信息

针对现有模块化多电平换流器(MMC)子模块故障诊断过程中所需传感器较多、测量干扰较大等问题,提出一种基于深度学习的MMC子模块IGBT开路故障诊断方法。在对MMC子模块开路故障特征进行分析的基础上,利用短时傅里叶变换(STFT)提取桥臂电压信号的谐波分量信息作为故障诊断所需的特征参数。将所得到的特征参数进行处理后构建故障诊断样本,在通过深度置信网络实现故障类型快速检测的基础上,依据不同故障类型,构建多个基于卷积神经网络的故障定位网络,进而实现开路故障的检测与定位。通过129电平的MMC系统仿真模型和降功率的MMC实验系统搭建,对该文所提方法进行了验证。仿真和实验结果表明,所提故障诊断方法可以在减少传感器数量的基础上实现子模块开路故障的诊断,提高系统的可靠性。

关键词：模块化多电平换流器开路故障诊断短时傅里叶变换卷积神经网络

双拉盖尔-高斯腔光力系统中的腔内压缩冷却研究

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光学学报 2024年第3期44卷 271-279页

作者：廖庆洪邱海燕程绍平朱泓宇曾永强南昌大学信息工程学院电子信息工程系江西南昌330031

机械振子的冷却是腔光力学研究的重要方向之一。计算光力噪声谱和稳态的最终声子数,对基于耦合光学参量放大器(OPA)的双拉盖尔-高斯腔光力系统中的腔内压缩冷却问题进行研究。在弱耦合条件下,利用微扰近似理论方法得出系统的光力噪声谱... 详细信息

机械振子的冷却是腔光力学研究的重要方向之一。计算光力噪声谱和稳态的最终声子数,对基于耦合光学参量放大器(OPA)的双拉盖尔-高斯腔光力系统中的腔内压缩冷却问题进行研究。在弱耦合条件下,利用微扰近似理论方法得出系统的光力噪声谱,基于费米黄金法则的理论计算出稳态下的最终声子数的解析表达式。利用入射泵浦光驱动腔场内耦合的OPA,使腔场内形成强烈的非线性压缩效应,量子反作用加热过程得到有效抑制,系统净冷却率得到显著提高。此外,讨论了其他系统参数对机械振子冷却的影响。最后研究了系统的稳态声子数,声子数可以在较大参数范围内小于1。该方案能有效地降低机械振子的冷却极限。

关键词：量子光学双拉盖尔-高斯腔基态冷却腔内压缩光力噪声谱

基于加窗随机解调架构的电网超谐波信号检测方法

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 263-271页

作者：唐求陈张青梁林滕召胜计志勇湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

针对电网超谐波检测采样压力大、数据处理困难等问题,提出一种基于加窗随机解调架构的超谐波信号检测方法。该方法首先利用模拟信息转换技术结合加窗思想,在采样端对超谐波信号进行加窗压缩采样,得到压缩采样后的数据;随后,在重构端采... 详细信息

针对电网超谐波检测采样压力大、数据处理困难等问题,提出一种基于加窗随机解调架构的超谐波信号检测方法。该方法首先利用模拟信息转换技术结合加窗思想,在采样端对超谐波信号进行加窗压缩采样,得到压缩采样后的数据;随后,在重构端采用逐级二分的思想,将残差的一阶微分作为收敛阈值,改进稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)算法,实现对采样数据的快速重构。大量的仿真实验和测试结果表明,方法可以在减少90%数据量的情况下实现超谐波信号的频率幅值精确检测,其中频幅值检测的相对误差≤2%,频率检测误差≤3 Hz,为更准确测量超谐波提供了新思路。

关键词：超谐波随机解调压缩采样改进重构算法