检索结果-内蒙古大学图书馆

光学技术 2024年第1期50卷 81-87页

作者：王印松谢蕊馨孔庆梅高建强华北电力大学自动化系河北保定071003 华北电力大学动力工程系河北保定071003

在可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术中,携带气体浓度信息的二次谐波信号易受激光扫描信号与调制信号的幅值、频率等参数影响。基于TDLAS技术搭建了CO浓度检测硬件系统,与对应仿真模型进行比较分析,研究了调制参数对二次谐波信号峰值、信... 详细信息

在可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术中,携带气体浓度信息的二次谐波信号易受激光扫描信号与调制信号的幅值、频率等参数影响。基于TDLAS技术搭建了CO浓度检测硬件系统,与对应仿真模型进行比较分析,研究了调制参数对二次谐波信号峰值、信噪比、对称性以及峰宽的影响,总结出具体变化规律。实验确定了系统最优调制参量,在硬件不变的情况下提高了检测精度。对CO在1567.7nm的吸收光谱进行了检测,发现测量浓度随着温度的升高而降低,最大相对误差已超过15%。为了减少温度变化对测量的影响,分别采用RBF及BP神经网络、PSO优化BP神经网络和WOA优化BP神经网络算法对系统进行补偿。结果表明,WOA优化BP神经网络方法的补偿效果最好,修正后浓度相对误差降至1%以下,有效提高了系统在变温环境下的准确性和稳定性。研究为系统的调制参数设置以及精准检测提供参考,为后续实验提供了有价值的指导。

关键词：光谱学 CO浓度调制参数温度补偿

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变电站巡检机器人室内外无缝定位算法研究

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仪表技术与传感器 2024年第8期 109-115页

作者：焦嵩鸣水君田昌源梁嘉义华北电力大学自动化系

为提高巡检机器人在变电站室内外交互的复杂场景下的定位性能,提出了一种基于传感器精度和多源信息融合的无缝定位方案,通过室外GPS/IMU组合定位和室内AMCL定位的平稳切换,实现了巡检机器人在变电站室内外交互环境下的无缝定位。同时针... 详细信息

为提高巡检机器人在变电站室内外交互的复杂场景下的定位性能,提出了一种基于传感器精度和多源信息融合的无缝定位方案,通过室外GPS/IMU组合定位和室内AMCL定位的平稳切换,实现了巡检机器人在变电站室内外交互环境下的无缝定位。同时针对定位过程中的机器人绑架问题,利用GPS定位信息辅助AMCL算法重定位,提高了定位算法的鲁棒性。在仿真实验场景下对该算法进行了实验,结果表明,在变电站室内外切换场景下,该算法可以获得稳定连续的定位数据,其均方根误差相比GPS/IMU与AMCL单独定位分别降低了63.4%和54.9%,机器人重定位时间相比原算法降低了47.1%。

关键词：变电站巡检机器人 GPS AMCL 无缝定位机器人绑架

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基于斜面辐照度机理模型的光伏功率组合模型预测研究

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华北电力大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王东风宁笑歌张博洋李青博黄宇华北电力大学自动化系

光伏功率预测对电力系统的调度和运行具有重要意义。针对辐照度预报存在偏差以及单一模型预测精度不高而导致的光伏功率预测效果较差的问题，提出一种基于斜面辐照度机理模型的类别型梯度提升（Category Boosting，CatBoost）算法和具... 详细信息

光伏功率预测对电力系统的调度和运行具有重要意义。针对辐照度预报存在偏差以及单一模型预测精度不高而导致的光伏功率预测效果较差的问题，提出一种基于斜面辐照度机理模型的类别型梯度提升（Category Boosting，CatBoost）算法和具有多头注意力的双向门控循环单元（Bidirectional gated recurrent unit with multi-head attention，BiGRUM）网络的组合模型进行光伏功率预测。首先，将天气预报模型预测的全球水平总辐照度（global horizontal irradiance，GHI）通过斜面辐照度机理模型修正为光伏板上的斜面辐照度（Global tilted irradiance，GTI），同时通过物理方法计算光伏板倾斜面上直接辐照度和散射辐照度修正因子，进一步修正辐照度。然后，根据所有特征对输出功率的贡献大小筛选出重要特征作为组合预测模型的输入。最后，利用光伏电站的真实运行数据对所提方法进行对比实验。在总体性能结果显示，与其他方法相比，所提方法MAE指标至少降低15.56%，RMSE指标至少降低14.67%。

关键词：特征提取机器学习神经网络预测

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基于非凸与不可分离正则化算法的电容层析成像图像重建

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化工学报 2024年第3期75卷 836-846页

作者：李宁朱朋飞张立峰卢栋臣重庆工商大学化学化工系重庆400067 华北电力大学自动化系河北保定071003

搅拌器内两相混合是化工生产中常见的现象,电容层析成像(ECT)技术主要对两相分布进行可视化重构,以达到监测的目的。受稀疏贝叶斯学习的启发,提出了一种非凸与不可分离正则化(NNR)算法重建ECT图像。在稀疏先验的基础上引入矩阵低秩特性... 详细信息

搅拌器内两相混合是化工生产中常见的现象,电容层析成像(ECT)技术主要对两相分布进行可视化重构,以达到监测的目的。受稀疏贝叶斯学习的启发,提出了一种非凸与不可分离正则化(NNR)算法重建ECT图像。在稀疏先验的基础上引入矩阵低秩特性,采用最大后验估计在潜在空间中提出一个新的优化问题,利用对偶变量将潜在空间的目标函数映射到原始空间进行迭代求解,用来恢复同时稀疏与低秩的矩阵。与凸近似L1范数相比,NNR算法可获得更准确的重建图像,同时比非凸可分离方法更容易收敛到全局最优解。为验证NNR算法的重建效果,通过数值仿真与静态实验的方法分别与其他5种算法进行重建对比。结果表明:NNR算法可以有效减少重建伪影,提升中心物体的重建质量,为搅拌器内两相分布提供了高质量的重建算法。

关键词：电容层析成像图像重建非凸不可分离正则化稀疏-低秩模型两相混合

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基于LSTM的核电站除氧器水位控制系统隐蔽攻击方法研究

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动力工程学报 2023年第5期43卷 590-597,605页

作者：王东风邓鉴湧黄宇高鹏华北电力大学自动化系河北保定071003

针对实现核电站除氧器水位控制系统的隐蔽攻击需要受攻击对象具备高精度估计模型的问题,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的隐蔽攻击方法。该方法将核电站除氧器水位控制系统中获得的反馈控制器输出信号与输入信号作为LSTM的数据... 详细信息

针对实现核电站除氧器水位控制系统的隐蔽攻击需要受攻击对象具备高精度估计模型的问题,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的隐蔽攻击方法。该方法将核电站除氧器水位控制系统中获得的反馈控制器输出信号与输入信号作为LSTM的数据集,通过训练得到高精度的估计模型,此估计模型被用于设计隐蔽攻击器,向受攻击对象施加攻击信号,从而实现隐蔽攻击。最后,通过仿真实验验证了该方法的有效性和隐蔽性。结果表明:该方法对核电站除氧器的水位造成一定影响的同时具有较高的隐蔽性。

关键词：核电站除氧器水位控制系统隐蔽攻击长短期记忆神经网络模型辨识

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基于DenseNet与声学层析成像的温度场高分辨率重建

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动力工程学报 2023年第5期43卷 622-630页

作者：张立峰李晶华北电力大学自动化系河北保定071003

提出一种虚拟观测结合密集连接网络(DenseNet)的两阶段声学层析成像温度场高分辨率重建算法。以总体最小二乘为目标,采用虚拟观测法对超声飞行时间(TOF)进行重建,得到粗网格下的温度分布;然后利用搭建的DenseNet预测细化网格的温度分布... 详细信息

提出一种虚拟观测结合密集连接网络(DenseNet)的两阶段声学层析成像温度场高分辨率重建算法。以总体最小二乘为目标,采用虚拟观测法对超声飞行时间(TOF)进行重建,得到粗网格下的温度分布;然后利用搭建的DenseNet预测细化网格的温度分布信息,采用双输入模型,同时利用模块化输出方法对典型的温度场模型进行数值仿真。结果表明:该算法的重建质量和抗噪性均优于常用的虚拟观测方法、Landweber迭代法、Tikhonov算法及代数重建(ART)方法。

关键词：声学层析成像温度分布高分辨率重建虚拟观测密集连接网络模块化输出

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基于LSTM和证据理论的引风机轴承故障诊断

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动力工程学报 2023年第5期43卷 614-621页

作者：田亮袁存波华北电力大学自动化系河北保定071003

引风机作为锅炉的重要辅机,其轴承的异常振动可能会给电厂造成重大损失,但引风机内部结构复杂,难以构建精确的机理模型对其进行故障诊断。针对此问题提出了基于数据驱动的故障诊断方法,此方法通过长短期记忆(LSTM)神经网络的预测能力和... 详细信息

引风机作为锅炉的重要辅机,其轴承的异常振动可能会给电厂造成重大损失,但引风机内部结构复杂,难以构建精确的机理模型对其进行故障诊断。针对此问题提出了基于数据驱动的故障诊断方法,此方法通过长短期记忆(LSTM)神经网络的预测能力和证据理论的多源信息融合能力对引风机轴承的状态进行诊断,再利用LSTM神经网络对于去噪数据进行预测,求取预测值与去噪值的均方根误差(RMSE),最后利用改进后的证据理论对不同参数的RMSE融合并进行故障诊断。结果表明:该方法能提前约350 s预测引风机轴承异常振动,准确地诊断出引风机轴承振动的状态,可有效改善数据冲突的问题。

关键词：引风机轴承故障诊断长短期记忆神经网络证据理论

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变电站巡检无人机分层运动规划方法研究

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系统仿真学报 2023年第9期35卷 1975-1984页

作者：焦嵩鸣首云锋白健鹏王祝华北电力大学自动化系河北保定071003

为提升无人机变电站巡检作业的效率与质量,提出一种基于前端路径搜索和后端轨迹生成的巡检无人机分层运动规划方法。前端基于改进A^(*)算法进行路径规划,通过改进启发函数和约束节点扩展方向,提高规划速度和减少路径转弯。后端提出一种... 详细信息

为提升无人机变电站巡检作业的效率与质量,提出一种基于前端路径搜索和后端轨迹生成的巡检无人机分层运动规划方法。前端基于改进A^(*)算法进行路径规划,通过改进启发函数和约束节点扩展方向,提高规划速度和减少路径转弯。后端提出一种结合路径点筛选的snap最小化轨迹优化方法,生成有利于无人机巡检跟踪的平滑轨迹。仿真试验结果表明,改进的前端路径规划方法能够更快地获得转弯更少的飞行路径,结合关键点筛选的后端轨迹优化能够生成时间更短的飞行轨迹。跟踪后端优化轨迹可以获得比路径跟踪更高的跟踪精度,有利于保障无人机在巡检过程中的飞行安全与飞行稳定。

关键词：无人机变电站巡检改进A^(*) 路径点筛选轨迹优化

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适应于环境空间变化的激光雷达SLAM建图方法

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系统仿真学报 2023年第8期35卷 1788-1798页

作者：焦嵩鸣姚鑫丁辉钟宇飞华北电力大学自动化系河北保定071003

为解决在空间大小发生明显变化的环境中,现有算法建图容易发生漂移等问题,提出了一种适应于环境空间变化的Adp-lio-sam建图方法,以提高lio-sam算法的通用性。改进了点云去畸变方法,使用KF融合激光雷达帧间位姿插值和IMU插值后得到的位... 详细信息

为解决在空间大小发生明显变化的环境中,现有算法建图容易发生漂移等问题,提出了一种适应于环境空间变化的Adp-lio-sam建图方法,以提高lio-sam算法的通用性。改进了点云去畸变方法,使用KF融合激光雷达帧间位姿插值和IMU插值后得到的位姿进行运动补偿;使用模糊算法对不同大小的空间环境适配不同的点云滤波阈值;优化了回环检测约束条件。实验结果表明:在环境空间大小改变、特征类型改变、结构相似度改变的实验中,改进算法比已有算法的回环误差平均可降低47.6%,z轴平均误差平均可降低36.4%,地图质量明显提升,且满足实时性需求。

关键词：机器视觉空间变化运动补偿自适应阈值地图构建

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基于无人机视觉的风机桨叶叶尖定位方法

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计算机工程与应用 2023年第12期59卷 301-308页

作者：焦嵩鸣白健鹏首云锋陈雨溪钟宇飞华北电力大学自动化系河北保定071003

应用无人机对风力发电机进行自主巡检时,需对其桨叶叶尖做出精准定位。为此提出一种基于无人机视觉的叶尖定位方法。无人机利用风机粗略偏航信息到达指定位置后,并利用Yolov5模型对风机桨叶、轮毂等部位进行特征提取;根据提取到的特征... 详细信息

应用无人机对风力发电机进行自主巡检时,需对其桨叶叶尖做出精准定位。为此提出一种基于无人机视觉的叶尖定位方法。无人机利用风机粗略偏航信息到达指定位置后,并利用Yolov5模型对风机桨叶、轮毂等部位进行特征提取;根据提取到的特征点计算单应性矩阵并将其分解,得到无人机偏移量;基于混合式视觉伺服设计修正器对无人机位姿进行修正,从而使无人机正对风机并进行全景图采集,同时对其进行了稳定性分析;利用全景图以及无人机的位姿对桨叶叶尖进行三维空间定位。仿真实验表明,设计的控制器可以使无人机在15 s内自主完成正对风机操作并对其进行全景图采集,提出的方法可对风机桨叶叶尖进行精准定位,定位误差仅在±5 m内。

关键词：风力发电机无人机 Yolov5 视觉伺服单应性矩阵叶尖定位

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