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考虑输出约束及外部干扰的柔性航天器振动控制

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北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1560-1567页

作者：刘姝阳杨洪磊张振国李元春长春工业大学电气与电子工程学院长春130012

针对具有输出约束及外部干扰的柔性航天器系统,提出一种直接关节力矩输入的振动控制方法。利用哈密顿原理,系统动力学特性由偏微分方程(PDE)和常微分方程(ODE)耦合组成的分布参数模型来描述。设计了非线性干扰观测器补偿外界干扰,并基... 详细信息

针对具有输出约束及外部干扰的柔性航天器系统,提出一种直接关节力矩输入的振动控制方法。利用哈密顿原理,系统动力学特性由偏微分方程(PDE)和常微分方程(ODE)耦合组成的分布参数模型来描述。设计了非线性干扰观测器补偿外界干扰,并基于正切型障碍李雅普诺夫函数解决了航天器姿态角度误差和振动误差的多输出约束问题。利用扩展的拉塞尔不变集原理和半群理论证明了系统的渐近稳定性。不仅实现了姿态角的位置控制,还抑制了柔性航天器的弹性振动。通过对比仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：输出约束干扰观测器直接关节力矩输入分布参数模型障碍李雅普诺夫函数

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赝电容的起源和本体相赝电容的实现

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 442-453页

作者：董韬文张伟郑伟涛吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130012 吉林大学材料科学与工程学院长春130012 吉林大学汽车材料教育部重点实验室长春130012 吉林省高效清洁能源材料国际科技合作重点实验室长春130012 吉林大学未来科学国际合作联合实验室长春130012 吉林大学电子显微镜中心长春130012

因兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命,赝电容材料引领了近年来超级电容器的发展。然而,赝电容材料仍面临着储能机制认知不足、未来发展方向模糊等挑战。本文基于国家自然科学基金重点项目“高能量/高功率电池型超级电容器-离子插... 详细信息

因兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命,赝电容材料引领了近年来超级电容器的发展。然而,赝电容材料仍面临着储能机制认知不足、未来发展方向模糊等挑战。本文基于国家自然科学基金重点项目“高能量/高功率电池型超级电容器-离子插层储能的电极材料构筑”的部分研究成果以及最新的文献报道,以典型赝电容材料为纲,简要回顾赝电容材料发展历史、重点讨论赝电容材料的储能机制、指出其储能机制中亟待厘清的问题。并在此基础上,提出赝电容材料未来发展的新思路-本体相赝电容,讨论了实现本体相赝电容的关键着力点和初步策略。

关键词：超级电容器电极材料储能机制本体相赝电容

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面向6G全域融合的智能接入关键技术综述

电子与信息学报 2024年第5期46卷 1613-1631页

作者：王雪孟姝宇钱志鸿吉林大学通信工程学院长春130012

针对空天地一体化接入网络,该文在总结相关研究的基础上,阐述了未来空天地一体化接入架构的关键技术,分析了空口技术、多址技术、干扰分析、计算技术和人工智能(AI)技术等几个重点方向的研究进展,提出了多种接入形式并存的灵活性网络架... 详细信息

针对空天地一体化接入网络,该文在总结相关研究的基础上,阐述了未来空天地一体化接入架构的关键技术,分析了空口技术、多址技术、干扰分析、计算技术和人工智能(AI)技术等几个重点方向的研究进展,提出了多种接入形式并存的灵活性网络架构。针对6G全域融合网络接入的重点研究问题,结合用户的服务质量需求,构建了一体化AI赋能架构,提出了大规模混合多址接入及弹性资源适配策略。基于网络架构立体化、网络协同传输、一体化网络资源管理、未来空天地接入技术以及网络协同计算等未来重点研究方向进行了讨论和展望。

关键词： 6G 网络架构接入技术空天地一体化接入网络空口技术

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基于在线压缩重构的非侵入式电力负荷监测

吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1796-1806页

作者：周求湛冀泽宇王聪荣静吉林大学通信工程学院长春130012

对家庭场景下电力负荷的精确监测常依赖复杂庞大的算法模型,难以在边缘设备中部署。同时,海量电力数据给电力网络通信带来了巨大的挑战。本文针对以上问题,提出了一种分布式非侵入式电力负荷监测方法。通过基于注意力机制的长短时记忆网... 详细信息

对家庭场景下电力负荷的精确监测常依赖复杂庞大的算法模型,难以在边缘设备中部署。同时,海量电力数据给电力网络通信带来了巨大的挑战。本文针对以上问题,提出了一种分布式非侵入式电力负荷监测方法。通过基于注意力机制的长短时记忆网络(LSTM)负荷监测算法计算并识别负荷设备运行状态,借助云边协同技术将负荷监测任务分布式部署于云端以及边缘端中,解决边缘算力不足的问题。针对云边通信带来的高网络带宽需求,通过基于K奇异值分解(K-SVD)双稀疏在线字典学习的压缩感知方法对负荷信号进行压缩和重构,有效缓解通信资源紧张。对比不同负荷场景下监测算法的表现,结果表明:本文负荷监测算法针对不同的负荷类型均可以保持95%以上的准确率。设计实验验证了本文压缩感知方法对电力负荷信号压缩的有效性,确定负荷数据无失真压缩感知最大压缩比。

关键词：通信与信息系统非侵入式负荷监测压缩感知分布式部署长短时记忆网络

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基于改进YOLOv4-tiny算法的车距预警方法

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吉林大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 741-748页

作者：王宏志宋明轩程超解东旋长春工业大学计算机科学与工程学院长春130012

针对现有网络难以实时精确识别道路检测目标及车距的问题,提出了一种基于改进YOLOv4-tiny算法的车距预警方法。首先,总结了YOLOv4-tiny算法的特征提取结构,分析了原网络结构的不足之处。其次,在原网络中增加了空间金字塔池化层SPPF进一... 详细信息

针对现有网络难以实时精确识别道路检测目标及车距的问题,提出了一种基于改进YOLOv4-tiny算法的车距预警方法。首先,总结了YOLOv4-tiny算法的特征提取结构,分析了原网络结构的不足之处。其次,在原网络中增加了空间金字塔池化层SPPF进一步提取目标特征,增强深层次语义信息表达能力,并将特征金字塔网络(FPN)结构添加下采样通道和CSPnet层,充分融合多尺度图像特征,避免浅层信息丢失。最后,使用Mosaic数据增强方法丰富数据集训练样本,并将改进YOLOv4-tiny算法与单目测距原理相结合,依据车距大小设置3种级别的信息提示进行车距预警实验。结果表明:本文算法在PASCAL VOC数据集上的检测速度为43帧/s,平均精度达到81.25%,较YOLOv4-tiny算法提高了3.59%。可见,改进YOLOv4-tiny算法在满足检测实时性要求的同时,具备良好的目标检测精度,对提升车距预警方法的使用效果具有指导意义。

关键词：交通运输安全工程目标检测 YOLOv4-tiny算法单目测距车距预警

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抗噪声的分步式图像超分辨率重构算法

吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 2063-2071页

作者：郭昕刚何颖晨程超长春工业大学计算机科学与工程学院长春130012

基于卷积神经网络的图像超分辨率重构方法大多数假设低分辨率图像是从高分辨率图像双三次降采样得到,而现实环境低分辨率图像带有未知噪声,不可避免地导致网络性能较差。针对这一普遍问题,本文提出了一种抗噪声的分步式图像超分辨率重... 详细信息

基于卷积神经网络的图像超分辨率重构方法大多数假设低分辨率图像是从高分辨率图像双三次降采样得到,而现实环境低分辨率图像带有未知噪声,不可避免地导致网络性能较差。针对这一普遍问题,本文提出了一种抗噪声的分步式图像超分辨率重构算法。首先,将信息蒸馏图像降噪网络结合生成对抗网络进行网络训练,以提高降噪网络的图像降噪能力;其次,将降噪网络的中间网络纯净特征图和降噪后的图像与分步式图像超分辨率重构网络结合,配合分步式网络训练,实现网络对真实环境低分辨率图像的有效超分辨率重构。在自建含有高斯噪声的BSD100^(*)与BSD100^(#)数据集上对本文提出的网络进行了训练和评估。实验结果表明:所提网络与已有先进网络相比,在图像质量评估和视觉对比上均取得较大提升。

关键词：深度学习图像降噪网络图像超分辨率重构网络生成对抗网络分步式网络训练

基于位置跟踪的机械臂多电机新型滑模控制策略

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吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1443-1458页

作者：王宏志王婷婷兰淼淼徐硕长春工业大学计算机科学与工程学院长春130012

为了解决多电机驱动的机械臂系统在复杂环境运行时,其关节位置容易受到负载等外界干扰,导致位置的跟踪误差及同步误差较大,造成系统工作性能下降等问题,提出了一种新型多电机环形耦合控制策略(NRCC)。NRCC中设置了同步比例系数保证多电... 详细信息

为了解决多电机驱动的机械臂系统在复杂环境运行时,其关节位置容易受到负载等外界干扰,导致位置的跟踪误差及同步误差较大,造成系统工作性能下降等问题,提出了一种新型多电机环形耦合控制策略(NRCC)。NRCC中设置了同步比例系数保证多电机协调运行;设计了自抗扰补偿控制器和相邻平均误差处理器,自抗扰补偿控制器通过相邻平均误差信号对电机位置控制信号进行二次补偿,减小了多电机间的同步误差;同时,提出了一种自适应神经模糊推理系统(ANFIS)优化的新型指数趋近率滑模跟踪控制器(ANFIS-SMC)和扰动观测器保证电机的位置跟踪性能。仿真结果表明:该控制策略有效地减小了多电机间的同步误差,保证了电机的高精度跟踪性能。

关键词：控制理论与控制工程机械臂多电机环形耦合控制自适应神经模糊推理系统滑模跟踪控制器

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碳纳米管掺杂3YSZ陶瓷的低温闪烧

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 394-399页

作者：杨悦赵培雷马天惠贾剑明长春工业大学材料科学与工程学院长春130012

以3 mol%氧化钇稳定氧化锆(3YSZ)粉末为基材通过添加导电相-碳纳米管(CNT),同时辅助交流电场和压力,在200℃进行复合材料的低温烧结。主要探讨了CNT含量对烧结材料的物相组成、微观组织形貌以及离子电导率的影响规律。结果表明:在此温... 详细信息

以3 mol%氧化钇稳定氧化锆(3YSZ)粉末为基材通过添加导电相-碳纳米管(CNT),同时辅助交流电场和压力,在200℃进行复合材料的低温烧结。主要探讨了CNT含量对烧结材料的物相组成、微观组织形貌以及离子电导率的影响规律。结果表明:在此温度下材料烧结致密,相组成均为稳定相t-ZrO_(2);CNT含量为2%时,离子电导率为0.20μs/cm;当CNT含量为3%时,离子电导率达到0.83μs/cm,当CNT含量增加到4%时,材料导电性能增强,闪烧起始电压降低,但由于局部过度烧结导致离子电导率下降为0.6μs/cm。同时,3YSZ-4%CNT复合材料可实现室温烧结。

关键词：材料学闪烧技术碳纳米管烧结温度离子电导率

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改进的麻雀搜索算法优化无线传感器网络覆盖

吉林大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 761-770页

作者：段锦姚安妮王震于林韬长春理工大学电子信息工程学院长春130012

针对麻雀搜索算法在高维复杂问题上由于随机性大而容易陷入局部最优的问题,提出了一种融合多策略改进的麻雀搜索算法。在初始化阶段,引入佳点集策略以确保种群具备多样性和遍历性。在发现者位置更新中,采用动态学习机制平衡全局寻优和... 详细信息

针对麻雀搜索算法在高维复杂问题上由于随机性大而容易陷入局部最优的问题,提出了一种融合多策略改进的麻雀搜索算法。在初始化阶段,引入佳点集策略以确保种群具备多样性和遍历性。在发现者位置更新中,采用动态学习机制平衡全局寻优和局部探索;在跟随者位置更新中,引入莱维飞行扰动机制以增强局部逃逸能力。最后,将本文算法应用于解决无线传感器网络覆盖问题,从最大化覆盖率、最小化冗余和最大化能耗均衡3个角度对多目标覆盖优化问题进行抽象。仿真结果表明:3项改进措施显著提高了算法性能,增强了网络节点覆盖质量,使网络整体性能得到了有效提升,证明本文算法具备实际应用的良好性能。

关键词：信息处理技术麻雀搜索算法无线传感器网络覆盖佳点集初始化动态学习机制莱维飞行策略