当期目录

2022年 第35卷 第5期 刊出日期：2022-05-25

  

基于LK光流和网格运动统计的图像匹配改进算法

刘群坡,席秀蕾,杨凌霄

2022, 35(5):  1-6.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.001

摘要 ( 230 )   HTML ( 80 )   PDF (2968KB) ( 133 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对AKAZE算法在玻璃封装电连接器图像匹配中准确率低及耗时长的问题,文中提出了基于LK光流和网格运动统计的图像匹配改进算法。首先采用AKAZE算法提取玻璃封装电连接器特征点,运用M-LDB描述子进行特征描述。然后利用LK光流法计算匹配区域进行条件约束,从而得到匹配点,并通过FLANN算法进行特征匹配。最后将玻璃封装电连接器图像划分为多个网格,计算FLANN匹配好的特征点邻域的正确匹配个数和阈值并剔除误匹配点。文中实验采用公开数据集和玻璃封装电连接器数据,从实时性和准确性两方面对算法性能进行验证分析。结果表明,改进的算法在处理模糊、亮度及旋转变化的玻璃封装电连接器图像对时,其匹配准确率均达到93%以上,耗时为0.4 s内,证明了算法的有效性。

基于改进的SSD监理目标检测研究

黄静,谢宣

2022, 35(5):  7-13.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.002

摘要 ( 153 )   HTML ( 7 )   PDF (2380KB) ( 35 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对装饰装修工程中由人工验收带来的诸多问题,文中提出了一种改进的SSD算法并将其应用于监理工作来代替人工验收,推动智能监理的实现。由于SSD算法存在对同一目标复检以及小目标检测效果欠佳等问题,故文中利用DPN网络替换基础特征提取网络VGG16。DPN结合了Resnet和Densenet的优点,具有更好的特征提取能力。通过加权FPN融合特征图,突出不同层特征图的贡献,丰富用于预测的特征图语义。利用深度可分离卷积降低模型的参数量,提高算法的推理速度。实验对比发现,改进后模型的平均精度提升了3.47%,对小数目检测平均精度的提升可达15%,证明新模型在监理目标检测任务中效果良好。

基于改进收缩因子的粒子群优化算法

王鹏飞,任丽佳,高燕

2022, 35(5):  14-19.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.003

摘要 ( 465 )   HTML ( 26 )   PDF (657KB) ( 94 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

PSO算法寻优性能优劣受速度更新公式影响,过快的收敛速度可能使算法错过全局最优解;过慢的收敛速度可能会使算法陷于局部最优解。针对该问题,文中提出了一种基于改进压缩因子的PSO优化算法,即FPSO。通过引入压缩因子方程,改进了速度迭代公式,减少了因学习因子设置不当对算法造成的影响。新的调节机制既保证了PSO算法的收敛性能,也削弱了速度边界对算法的影响。最后,选取5个经典函数对算法性能进行测试。测试结果表明,与传统PSO算法相比,文中算法提高了全局收敛能力,缩短了收敛时间。

基于分批估计的自适应加权数据融合算法

施震华,张娜,包晓安,宋杰

2022, 35(5):  19-25.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.004

摘要 ( 411 )   HTML ( 9 )   PDF (1979KB) ( 76 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对多传感器数据融合问题,文中提出了一种基于分批估计的自适应加权数据融合算法。该算法采用时间序列和空间序列对采集的数据分批求其方差,利用数据一致性检测对噪点进行剔除,进而得到自适应因子。随后采用自适应加权法对数据进行融合,得到预测值。文中模拟物联网数据进行仿真实验。结果表明,在处理数据时运用分批估计的自适应加权多传感器数据融合技术,能够提高传感器测量的精确度和系统的可靠性,基于分批估计的自适应加权平均法比传统自适应方法的均方根误差减少了10%,精度提高了2.3%。

基于VW-IGRBF神经网络的出水BOD软测量

赵豆豆,张伟

2022, 35(5):  26-32.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.005

摘要 ( 152 )   HTML ( 7 )   PDF (1973KB) ( 34 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对污水处理过程具有复杂非线性特性以及出水BOD难以精确测量的问题,文中提出一种基于变宽度的逆平方根和高斯函数线性组合的RBF神经网络软测量方法。神经网络的激活函数由逆平方根函数和高斯函数线性组合,弥补了单一激活函数在某些区间饱和的问题,提高了隐层激活函数的表达能力和自适应能力。由于激活函数的宽度对模型的泛化性能有较大的影响,因此引入基于核密度的变宽度策略可以有效提高网络泛化能力。文中采用改进LM算法实现了神经网络参数的在线学习。基于污水处理过程实际运行数据的仿真实验表明,所提方法对于出水BOD具有较高的预测精度和良好的自适应能力。

基于BP神经网络的小角度井斜方位角误差补偿研究

丁慧慧,邵婷婷,乔曦

2022, 35(5):  33-37.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.006

摘要 ( 168 )   HTML ( 8 )   PDF (688KB) ( 38 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

井斜角与方位角是井眼轨迹计算中的主要测量参数,然而与常规井斜时方位角误差相比,小角度井斜下测斜仪的方位角测量误差更大。为了提高测斜仪在小角度井斜下的方位角测量精度,基于BP神经网络算法对5°~10°小角度井斜下方位角的测量进行了补偿。文中以标准井斜角和实测方位角构成的二维向量作为输入,以标准方位角构成的一维向量作为输出,建立了双入单出网络模型。采用随机选取的方式将学习样本分为训练集与测试集,使网络具有较好的泛化能力。仿真测试结果表明,该BP神经网络误差校正模型运行稳定,补偿精度达到10^-6,可将小角度井斜下方位角的测量精度从±5.3°提高至±1.7°以内。

基于集员未知输入观测器的风力机桨距执行器故障诊断

范小敏,章伟

2022, 35(5):  38-46.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.007

摘要 ( 154 )   HTML ( 6 )   PDF (1121KB) ( 26 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

风力机一般放置在恶劣的环境中,其桨距执行器极易出现故障。文中针对一类含有未知但有界干扰和噪声的风力机系统的桨距执行器故障问题,设计了集员未知输入观测器对桨距的执行器故障进行检测并分离。采用气动机理和现代辨识原理建立风力机系统模型,通过优化未知输入观测器设计对系统中的干扰解耦,基于中心对称多胞体估计不考虑故障时残差的区间包络,并将其作为残差估计的上下动态阈值,实现状态估计。在上述基础上提出了利用一组集员未知输入观测器进行故障诊断的策略。仿真结果表明,在实验过程中,文中所设计的集员未知输入观测器准确地诊断出了风力机桨距执行器的3阶和5阶线性系统在发生突变故障和缓慢时变故障的时间和位置,证明了所提故障诊断策略的有效性。

面向资源有限设备的DDS通信中间件设计

代江涛,高博,万嘉骏

2022, 35(5):  47-55.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.008

摘要 ( 287 )   HTML ( 8 )   PDF (1511KB) ( 49 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

DDS拥有良好的实时性、拓展性和数据处理能力,适合分布式场景中大数据量和多样化的通信需求。针对标准DDS通信中间件过于复杂、庞大,不适合在资源有限的嵌入式设备上部署的问题,文中在对DDS规范进行了深入分析研究后,对DDS功能进行了裁剪、优化,提出了一种基于卡尔曼滤波模型的对称式发布订阅机制,减少了通信中的冗余数据,并使用C语言实现了一种轻量化且具有可移植性的DDS通信中间件。文中在ARM+X86平台上对该通信中间件进行了测试验证,结果证明该中间件能够在占用少量资源的情况下,为应用提供基本的DDS服务,提升了系统的响应速度,节约了通信带宽资源。

基于机器学习的肿瘤智能辅助诊断方法

程顺达,程颖,孙士江

2022, 35(5):  56-59.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.009

摘要 ( 247 )   HTML ( 9 )   PDF (921KB) ( 48 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在肿瘤诊断领域,人工智能辅助诊断系统可对肿瘤属性、恶性肿瘤分期进行准确地判别,从而延长患者的生存时间。文中以乳腺肿瘤为例,针对特征提取过程中数据量过大所导致的过拟合问题,提出了一种基于监督学习的人工智能辅助诊断模型。在提取特征时,通过引入层次聚类分析来完成有效的特征降维,并将分类后的特征数据作为人工神经网络模型的特征输入,以此实现分类器的有效训练。实验结果显示,所提算法的准确率和AUC值相比对照算法有所提升,表明该模型不仅能解决海量特征区域描述造成的过拟合问题,还增强了人工智能辅助诊断系统的泛化能力,可以完成对钼靶乳腺肿瘤的高精度区分。

预估型氨法脱硫控制系统研究

李猛,马立新

2022, 35(5):  60-65.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.010

摘要 ( 135 )   HTML ( 7 )   PDF (840KB) ( 30 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

燃煤发电系统中氨法脱硫控制系统具有时变、大延时、大惯性的特点。针对典型的大延迟系统,文中提出基于Smith预估器的脱硫控制系统,通过抵消系统被控对象中的纯滞后环节来提高系统的实时性。Smith预估器依赖准确的PID模型,系统中PID参数整定仍存在不确定性。利用SOA算法对PID参数进行整定,将绝对误差积分ITAE作为适应度函数,通过对适应度值的不断寻优,找到最佳的比例积分微分系数组合。仿真结果表明,相较于Smith预估器控制下的脱硫系统,基于SOA的Smith预估PID控制系统跟随性好且反应迅速,调节时间缩小为原来的9%,峰值时间缩小为原来的5%,具有较小的超调量,系统的实时性和稳定性得到保证。上述结果证明该算法对工程控制系统有效,并具有良好的应用前景。

一种面向短时突发信号的高精度同步方案设计

万嘉骏,岳春生,孙红胜,代江涛

2022, 35(5):  66-73.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.011

摘要 ( 276 )   HTML ( 19 )   PDF (4359KB) ( 77 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对短时突发通信存在捕获时间长、算法复杂度高、资源开销大等问题,文中设计了一种高精度同步方案。该方案自定义收发双方帧结构,采用独特码差分匹配算法实现信号检测和帧同步,并采用基于导频累积量的前向估计算法实现频偏估计和校正。为兼顾频偏估计精度和算法复杂度,对独特码采用滑动相关算法实现初始相位捕获,使系统结构紧凑,更加适合FPGA硬件实现。理论分析和软件仿真表明,该方案在低信噪比和高动态范围条件下具有较好的接收性能,频率估计精度能够达到符号速率的万分之一。文中同时进行了硬件协同仿真与验证,并给出了相应的仿真波形。

基于超级电容的列车制动能量回收控制策略

曾光,杨俭,宋瑞刚

2022, 35(5):  74-80.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.012

摘要 ( 293 )   HTML ( 7 )   PDF (953KB) ( 51 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对列车电制动回馈能量回收与利用问题,文中通过分析列车运行特性,重点探究了列车运行过程与牵引网电压波动之间的关系。结合牵引变电所供电功率与列车用电功率动态不匹配特性,采用车载式制动能量回收利用系统的方案,提出了基于列车用电功率动态变化的超级电容充放电控制策略。该方案主要由超级电容串并联储能单元和双向DC-DC变换器组成。利用MATLAB进行建模仿真分析,结果表明,该控制策略在有效回收利用列车制动能量的同时抑制了牵引网电压波动,为列车制动能量回收与利用提供了有效的解决方案。

PC三电平逆变器电解电容故障特征分析

王新,黄冲,许翔

2022, 35(5):  81-86.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.013

摘要 ( 213 )   HTML ( 8 )   PDF (823KB) ( 49 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对目前NPC三电平逆变器电解电容故障特征难以提取的问题,提出变分模态分解与模态能量结合的故障特征提取方法。该方法通过采集NPC三电平逆变器输出端的电流信号,结合参考电流信号,求取电流的偏差信号。根据电流偏差信号频率分布的特点,用模态重复率对VMD的分解尺度进行参数寻优。利用VMD对电流偏差信号分解,得到具有中心频率的有限带宽的模态分量。根据模态分量的信息熵确定能表征电容故障的特征分量,进而计算特征分量的模态能量,构造特征向量,寻求特征变化规律,并对其进行分类。结果表明,此方法能够准确地反映出电解电容的工作状态。