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基于足底压力和卷积长短期记忆神经网络的前交叉韧带断裂智能辅助诊断
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作者 李玳 王天牧 +5 位作者 张思 秦跃 谢福贵 刘辛军 聂振国 黄红拾 《北京大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期109-117,共9页
提出一种基于卷积长短期记忆神经网络的深度学习模型PressureConvLSTM,用来提取行走过程中足底压力的空间特征和时序特征,并进行步态分类。通过对前交叉韧带断裂患者的足底压力数据分析,实现智能辅助诊断。结合临床数据的实验结果表明,P... 提出一种基于卷积长短期记忆神经网络的深度学习模型PressureConvLSTM,用来提取行走过程中足底压力的空间特征和时序特征,并进行步态分类。通过对前交叉韧带断裂患者的足底压力数据分析,实现智能辅助诊断。结合临床数据的实验结果表明,PressureConvLSTM模型对前交叉韧带断裂的辅助诊断,能够达到95%的预测准确度;与卷积神经网络等其他模型相比,准确度得到大幅度提升。 展开更多
关键词 智能诊断 前交叉韧带断裂 足底压力 深度学习 卷积长短期记忆神经网络
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基于多源数据融合与卷积长短期记忆神经网络的聚合物挤出过程熔体密度监测方法 被引量:2
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作者 张彬彬 陈祝云 +1 位作者 张飞 晋刚 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期54-62,共9页
聚合物挤出过程中熔体密度是影响产品质量的关键因素。由于挤出加工过程的高温、高压复杂工况,寻求能准确、在线监测聚合物挤出过程中熔体密度的方法是一个具有挑战性的问题。尽管基于机器学习的质量监测方法提供了一种解决方案,但在聚... 聚合物挤出过程中熔体密度是影响产品质量的关键因素。由于挤出加工过程的高温、高压复杂工况,寻求能准确、在线监测聚合物挤出过程中熔体密度的方法是一个具有挑战性的问题。尽管基于机器学习的质量监测方法提供了一种解决方案,但在聚合物挤出加工过程中,由于数据类型、工艺参数、操作环境等多变性因素的影响,传统的机器学习方法可能难以捕捉聚合物加工中不同输入参数和输出质量参数之间的复杂关系,使得监测任务难以获得理想的准确性。本文提出了一种基于多源数据融合与卷积长短期记忆神经网络(CNN–LSTM)的熔体密度监测方法,用于在线监测聚碳酸酯–丙烯腈–丁二烯–苯乙烯共聚物(PC/ABS)共混体系的熔体密度。首先,通过实时采集安装在挤出机模头处的近红外、拉曼及超声3种传感器数据,对3种传感数据进行预处理并融合后作为输入;然后,通过合理设计的网络结构,构建CNN–LSTM监测模型,利用CNN的特征提取能力与LSTM的预测能力,最终实现对聚合物共混过程中的熔体密度的实时监测。基于独立开发的多源传感数据实时采集装置获取的数据,利用所提方法对PC/ABS共混挤出过程的熔体密度进行实时监测,结果表明:本文方法能够准确监测聚合物熔体密度,其在测试集上的均方根误差和决定系数分别为0.975 5、0.006 3 g/cm3,比传统的卷积神经网络方法、长短期记忆网络方法、岭回归方法、偏最小二乘回归方法、多层感知机方法和支持向量机回归方法具有更高的预测精度;本文方法的10次输入平均预测时间为1.523 5 s,能够满足实际生产过程的实时监测。综上所述,所提出的基于多源数据融合与CNN–LSTM的熔体密度监测方法显著提高了聚合物挤出过程中熔体密度的实时监测精度,为挤出过程中聚合物的质量提供了可靠的技术支持。 展开更多
关键词 聚合物挤出加工 熔体密度 多传感器数据融合 卷积长短期记忆神经网络 在线监测
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卷积-长短期记忆神经网络超宽带定位方法 被引量:8
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作者 李大占 宁一鹏 +2 位作者 赵文硕 孙英君 王川阳 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期97-105,共9页
针对室内视距环境下超宽带(UWB)观测值中的测距误差影响定位精度的问题,提出一种基于卷积神经网络与长短期记忆网络(CNN-LSTM)相结合的UWB测距误差改正模型:将基站与标签之间的测距值和Chan算法解算的标签初始坐标作为卷积神经网络(CNN... 针对室内视距环境下超宽带(UWB)观测值中的测距误差影响定位精度的问题,提出一种基于卷积神经网络与长短期记忆网络(CNN-LSTM)相结合的UWB测距误差改正模型:将基站与标签之间的测距值和Chan算法解算的标签初始坐标作为卷积神经网络(CNN)的输入,借助CNN良好的数据特征提取能力,充分挖掘UWB测距值的特征;然后利用长短期记忆网络(LSTM)进行进一步的特征学习,并进行训练和预测UWB测距值,以减少测距误差对UWB测距值精度的影响;最后,利用高斯-牛顿迭代算法求解出最终的UWB定位结果,同时,建立多项式和指数函数UWB测距误差改正模型,并与本文方法进行对比分析。实验结果表明,在静态和动态实验下,基于CNN-LSTM网络模型结果的精度均优于其他2种模型,证明该算法可有效降低测距误差,提高UWB的定位精度。 展开更多
关键词 超宽带(UWB) 定位 卷积神经网络长短期记忆网络(CNN-LSTM) 多项式函数 指数函数
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基于卷积神经网络与长短期记忆神经网络的弹丸轨迹预测 被引量:11
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作者 郑志伟 管雪元 +2 位作者 傅健 马训穷 尹上 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2975-2983,共9页
针对弹丸非线性轨迹预测问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)与长短期记忆(LSTM)神经网络的混合轨迹预测模型。通过建立6自由度弹丸运动模型,并使用4阶龙格库塔法外弹道仿真,得到大量轨迹数据样本;提出CNN-LSTM神经网络的混合轨迹预测模... 针对弹丸非线性轨迹预测问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)与长短期记忆(LSTM)神经网络的混合轨迹预测模型。通过建立6自由度弹丸运动模型,并使用4阶龙格库塔法外弹道仿真,得到大量轨迹数据样本;提出CNN-LSTM神经网络的混合轨迹预测模型,并利用滑动窗口法和差分法构造输入输出的轨迹数据对,将预测问题转化为有监督的学习问题;将所提模型与LSTM神经网络模型、门控循环单元(GRU)神经网络模型和反向传播(BP)神经网络模型在同一数据集下进行仿真实验。研究结果表明,CNN-LSTM神经网络模型预测3 s后的平均累积预测误差在x轴方向约为14.83 m,y轴方向约为20.77 m,z轴方向约为0.75 m,且轨迹预测精度优于单一模型,为弹丸轨迹预测研究提供了一定的参考。 展开更多
关键词 弹道模型 深度学习 监督学习 卷积神经网络长短期记忆神经网络模型 轨迹预测
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基于联合注意力机制和一维卷积神经网络-双向长短期记忆网络模型的流量异常检测方法 被引量:30
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作者 尹梓诺 马海龙 胡涛 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期3719-3728,共10页
针对流量数据集中类别不平衡限制了分类模型对少数类攻击流量的检测性能这一问题,该文提出一种基于联合注意力机制和1维卷积神经网络-双向长短期记忆网络(1DCNN-BiLSTM)模型的流量异常检测方法。首先在数据预处理过程中利用BorderlineSM... 针对流量数据集中类别不平衡限制了分类模型对少数类攻击流量的检测性能这一问题,该文提出一种基于联合注意力机制和1维卷积神经网络-双向长短期记忆网络(1DCNN-BiLSTM)模型的流量异常检测方法。首先在数据预处理过程中利用BorderlineSMOTE方法对流量数据不平衡训练样本预处理,使得各类流量数据均衡,有助于后续模型对各类数据的充分训练。然后设计联合注意力机制和1DCNN-BiLSTM的模型对流量数据进行训练,提取流量数据的局部和长距离序列特征并进行分类,通过注意力机制将对分类有用的特征按其重要性赋予权值,提高对少数攻击类的检出率。实验结果表明,同几种现有方法相比,该文方法对NSL-KDD和CICIDS2017数据集的检测准确率最高(可达93.17%和98.65%),对NSL-KDD数据集中的提权攻击(U2R)攻击流量的检出率至少提升13.70%,证明了该文方法提升少数类攻击流量检出率的有效性。 展开更多
关键词 流量异常检测 类别不平衡 一维卷积神经网络-双向长短期记忆网络 注意力机制
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基于CNN-LSTM混合神经网络模型的短期负荷预测方法 被引量:387
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作者 陆继翔 张琪培 +3 位作者 杨志宏 涂孟夫 陆进军 彭晖 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期131-137,共7页
为了更好地挖掘海量数据中蕴含的有效信息,提高短期负荷预测精度,针对负荷数据时序性和非线性的特点,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的混合模型短期负荷预测方法,将海量的历史负荷数据、气象数据、日期信息以... 为了更好地挖掘海量数据中蕴含的有效信息,提高短期负荷预测精度,针对负荷数据时序性和非线性的特点,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的混合模型短期负荷预测方法,将海量的历史负荷数据、气象数据、日期信息以及峰谷电价数据按时间滑动窗口构造连续特征图作为输入,先采用CNN提取特征向量,将特征向量以时序序列方式构造并作为LSTM网络输入数据,再采用LSTM网络进行短期负荷预测。使用所提方法对江苏省某地区电力负荷数据进行预测实验,实验结果表明,文中所提出的预测方法比传统负荷预测方法、随机森林模型负荷预测模型方法和标准LSTM网络负荷预测方法具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 短期负荷预测 卷积神经网络 长短期记忆网络 卷积神经网络长短期记忆网络混合模型
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基于相关性分析与CNN-BiLSTM神经网络的PSZ陶瓷磨削表面粗糙度智能预测 被引量:5
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作者 郭力 郑良瑞 冯浪 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期401-409,共9页
部分稳定氧化锆(Partially stabilized zirconia,PSZ)陶瓷因其优越的性能在航空航天工业等领域有广泛的应用。表面粗糙度是评价PSZ陶瓷磨削加工水平的关键指标,为了降低磨削表面粗糙度的预测误差,提出了一种基于相关性分析与卷积-双向... 部分稳定氧化锆(Partially stabilized zirconia,PSZ)陶瓷因其优越的性能在航空航天工业等领域有广泛的应用。表面粗糙度是评价PSZ陶瓷磨削加工水平的关键指标,为了降低磨削表面粗糙度的预测误差,提出了一种基于相关性分析与卷积-双向长短期记忆神经网络(Convolution-bidirectional long short term memory neural network,CNN-BiLSTM)的PSZ陶瓷磨削表面粗糙度声发射预测模型。通过分析磨削声发射信号特征值与磨削表面粗糙度值之间相关性,筛选出磨削声发射信号与磨削表面粗糙度之间的最相关频段和特征矩阵,作为CNN-BiLSTM神经网络的输入参数以降低磨削表面粗糙度声发射预测的误差。研究结果表明,基于相关性分析与CNN-BiLSTM神经网络的PSZ陶瓷磨削表面粗糙度的平均预测误差低于3.92%。 展开更多
关键词 部分稳定氧化锆 磨削声发射 相关性分析 卷积-双向长短期记忆神经网络 表面粗糙度预测
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基于ALIF-VMD二次分解的NGO-CNN-LSTM电力负荷短期组合预测模型 被引量:1
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作者 张琳 高胜强 +2 位作者 宋煜 卜帅羽 余伟 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第11期4583-4597,共15页
针对电力负荷预测过程中普遍存在的负荷波动变化趋势明显、随机性强,以及预测模型的参数取值不合理导致的精度偏低问题,提出了一种基于ALIF-VMD(adaptive local iterative filtering-variational mode decomposition)二次分解和北方苍... 针对电力负荷预测过程中普遍存在的负荷波动变化趋势明显、随机性强,以及预测模型的参数取值不合理导致的精度偏低问题,提出了一种基于ALIF-VMD(adaptive local iterative filtering-variational mode decomposition)二次分解和北方苍鹰优化算法(northern goshawk optimization, NGO)优化CNN-LSTM(convolutional neural networks-long short-term memory)的电力负荷组合预测模型,在使用交叉映射收敛方法(convergent cross-mapping, CCM)准确识别电力负荷的关键影响因素的基础上,创新性地联合使用ALIF、基于NGO的VMD和模糊熵(fuzzy entropy, FE)对原始负荷序列进行组合分解和必要的重组;针对分解和重组后生成的模态分量,结合NGO确定的CNN-LSTM模型最优超参数组合,建立预测精度高、训练时间短、收敛速度快的NGO-CNN-LSTM日前电力负荷组合预测模型。与其他基准模型的对比结果表明,该模型具有更好的适应性和预测精度,可为电力系统的安全、可靠、经济运行提供重要的技术支撑。 展开更多
关键词 负荷预测 序列分解与重组 北方苍鹰算法 卷积神经网络-长短期记忆神经网络模型
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基于Vague软集的海上风电功率区间预测 被引量:1
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作者 田书欣 朱峰 +2 位作者 杨喜军 符杨 苏向敬 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第4期1465-1476,I0019,共13页
海上风电输出功率的精准预测是保障海上风电并网系统调度运行的基础。针对海上风电海洋环境高度复杂、随机时空强烈耦合的特征,提出一种基于Vague软集的海上风电输出功率的新型区间预测方法。首先,引入Vague软集概念,提出融合Vague集真... 海上风电输出功率的精准预测是保障海上风电并网系统调度运行的基础。针对海上风电海洋环境高度复杂、随机时空强烈耦合的特征,提出一种基于Vague软集的海上风电输出功率的新型区间预测方法。首先,引入Vague软集概念,提出融合Vague集真隶属度和伪隶属度函数的交错式海上风电功率区间划分方法,实现风电功率数据Vague软区间化。其次,建立基于Vague-卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)-长短期记忆神经网络(long short-term memory neural network,LSTM)的海上风电功率组合预测模型。通过类Vague软区间转换方法将双隶属度区间概率向量转化为海上风电功率复杂不确定信息下的区间预测结果。然后,从预测准确性、清晰性和兼顾性角度建立预测区间覆盖精度、预测区间宽度和预测综合水平等Vague软区间预测评估指标。最后,以我国东部某海上风电机组实际数据为算例进行验证。结果表明,所提预测模型预测结果可以兼顾预测区间的覆盖精度和清晰度,能够为海上风电不同工况下运行需求提供支撑。 展开更多
关键词 海上风电 Vague-卷积神经网络(CNN)-长短期记忆神经网络(LSTM)模型 Vague软集 软区间转换 区间预测
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改进灰狼优化算法优化CNN-LSTM的PEMFC性能衰退预测
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作者 高锋阳 刘庆寅 +2 位作者 赵丽丽 齐丰旭 刘嘉 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第13期175-187,共13页
为进一步提高车用质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)电堆性能衰退预测与剩余使用寿命预测精度,提出一种改进灰狼优化算法优化卷积神经网络-长短期记忆(convolutional neural network-long short-term memo... 为进一步提高车用质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)电堆性能衰退预测与剩余使用寿命预测精度,提出一种改进灰狼优化算法优化卷积神经网络-长短期记忆(convolutional neural network-long short-term memory, CNN-LSTM)的车用PEMFC性能衰退预测方法。首先,通过稳定小波变换对数据集去噪重构,使用改进灰狼算法对实测PEMFC电堆衰退数据进行分析,获得CNN-LSTM最优超参数。其次,利用最优超参数训练CNN-LSTM网络模型进行PEMFC性能衰退预测,并计算PEMFC电堆剩余使用寿命。最后,在电堆静态和动态工况下,将所提方法与传统长短期记忆循环网络、门控循环单元循环网络和未经优化的CNN-LSTM等模型预测进行比较。结果表明:在静态工况中,当训练集占比为60%时,所提方法相比传统CNN-LSTM预测结果均方根误差缩小59.02%,当训练集占比为70%时,PEMFC剩余使用寿命预测与实际相差1.16 h;在动态工况中,当训练集占比为40%时,平均绝对误差缩小18.78%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 改进灰狼优化算法 卷积神经网络-长短期记忆 衰退预测 剩余使用寿命
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Research on Short-Term Electric Load Forecasting Using IWOA CNN-BiLSTM-TPA Model
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作者 MEI Tong-da SI Zhan-jun ZHANG Ying-xue 《印刷与数字媒体技术研究》 北大核心 2025年第1期179-187,共9页
Load forecasting is of great significance to the development of new power systems.With the advancement of smart grids,the integration and distribution of distributed renewable energy sources and power electronics devi... Load forecasting is of great significance to the development of new power systems.With the advancement of smart grids,the integration and distribution of distributed renewable energy sources and power electronics devices have made power load data increasingly complex and volatile.This places higher demands on the prediction and analysis of power loads.In order to improve the prediction accuracy of short-term power load,a CNN-BiLSTMTPA short-term power prediction model based on the Improved Whale Optimization Algorithm(IWOA)with mixed strategies was proposed.Firstly,the model combined the Convolutional Neural Network(CNN)with the Bidirectional Long Short-Term Memory Network(BiLSTM)to fully extract the spatio-temporal characteristics of the load data itself.Then,the Temporal Pattern Attention(TPA)mechanism was introduced into the CNN-BiLSTM model to automatically assign corresponding weights to the hidden states of the BiLSTM.This allowed the model to differentiate the importance of load sequences at different time intervals.At the same time,in order to solve the problem of the difficulties of selecting the parameters of the temporal model,and the poor global search ability of the whale algorithm,which is easy to fall into the local optimization,the whale algorithm(IWOA)was optimized by using the hybrid strategy of Tent chaos mapping and Levy flight strategy,so as to better search the parameters of the model.In this experiment,the real load data of a region in Zhejiang was taken as an example to analyze,and the prediction accuracy(R2)of the proposed method reached 98.83%.Compared with the prediction models such as BP,WOA-CNN-BiLSTM,SSA-CNN-BiLSTM,CNN-BiGRU-Attention,etc.,the experimental results showed that the model proposed in this study has a higher prediction accuracy. 展开更多
关键词 Whale Optimization Algorithm Convolutional Neural Network Long Short-Term Memory Temporal Pattern Attention Power load forecasting
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基于IF-Encoder的大坝监测异常数据检测算法 被引量:3
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作者 刘鹤鹏 李登华 丁勇 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第10期148-153,共6页
大坝安全监测数据中的异常值会对大坝安全分析、决策的正确性和及时性产生影响。为准确高效地检测大坝安全监测数据中的异常值,提出一种基于IF-Encoder的异常数据检测算法,基于时间序列间的相关性对目标序列进行重构,对比重构序列与目... 大坝安全监测数据中的异常值会对大坝安全分析、决策的正确性和及时性产生影响。为准确高效地检测大坝安全监测数据中的异常值,提出一种基于IF-Encoder的异常数据检测算法,基于时间序列间的相关性对目标序列进行重构,对比重构序列与目标序列残差的大小来识别异常值。另外依据规范要求,提出一种基于相关性的异常值鉴定方法,针对检测出的异常值进行真实异常、虚假异常划分,在保留真实异常值的情况下,对虚假异常值进行剔除处理。结果表明:相比四分位法、拉伊达准则、KNN最近邻法、DBSCAN聚类法,IF-Encoder算法检测异常值的查全率、查准率、准确率有所提升,其对异常值的识别更加可靠、有效。基于相关性的异常值鉴定方法对真实异常的鉴定准确率为92%,对虚假异常的鉴定准确率为100%,可有效对异常值进行划分。 展开更多
关键词 孤立森林 异常值检测 相关性 卷积长短期神经网络
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基于谱聚类和多元变分模态分解的风电机组功率预测 被引量:2
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作者 徐睿麟 郑建勇 +1 位作者 梅飞 解洋 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期2043-2053,I0066,共12页
传统的风电出力预测方法通常未能充分考虑机组之间的相似性和差异性,忽视了环境条件对风电出力的影响以及关键特征提取方法单一等问题。因此,提出了一种基于谱聚类和多元变分模态分解的人工神经网络风电出力预测方法。首先,为捕捉不同... 传统的风电出力预测方法通常未能充分考虑机组之间的相似性和差异性,忽视了环境条件对风电出力的影响以及关键特征提取方法单一等问题。因此,提出了一种基于谱聚类和多元变分模态分解的人工神经网络风电出力预测方法。首先,为捕捉不同机组之间的相似性和差异性,对风速和风向进行谱聚类,构建风速-风向二维标签簇,并选取每个簇的中心机组以表征该簇的出力特征。接着,为更全面地描述出力与环境条件之间的关系,采用变分模态分解算法对聚类中心机组出力进行分解,同时将出力与风速、风向数据进行多元变分模态分解,得到不同频率的模态成分。最后,在预测阶段引入基于注意力机制的深度学习网络,对特征模态添加注意力机制后输入卷积长短期神经网络模型进行训练和预测,并通过误差修正模块得到同簇其他机组的预测结果。该方法相较传统方法在预测精确度上有明显提升,具有一定的实用性和有效性。 展开更多
关键词 风电预测 谱聚类 多元变分模态分解 卷积长短期神经网络 注意力机制
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数控机床旋转轴多自由度静/热误差同步测量与建模 被引量:1
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作者 李国龙 肖扬 +2 位作者 李喆裕 徐凯 张薇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1426-1434,共9页
针对现有的数控机床旋转轴误差测量与建模方法仅考虑多自由度静态几何误差或单自由度热误差单独作用的影响,未考虑几何误差和热误差耦合影响的问题,提出了一种基于球杆仪的数控机床旋转轴多自由度静/热误差同步测量与建模方法。首先基... 针对现有的数控机床旋转轴误差测量与建模方法仅考虑多自由度静态几何误差或单自由度热误差单独作用的影响,未考虑几何误差和热误差耦合影响的问题,提出了一种基于球杆仪的数控机床旋转轴多自由度静/热误差同步测量与建模方法。首先基于齐次坐标变换建立球杆仪杆长变化模型,再基于该模型使用非齐次线性方程组建立静/热误差辨识模型;其次设计了适应多自由度静/热误差同步测量的球杆仪安装模式以缩短测量时间,减少热逸散对测量结果的影响;再次基于卷积长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)建立旋转轴多自由度静/热误差预测模型;最后在数控蜗杆砂轮磨齿机的C轴上进行误差测量实验,对多种转速下的旋转轴多自由度误差进行快速辨识,并通过CNN-LSTM静/热误差预测模型对多自由度误差和球杆仪杆长变化进行预测,以验证所建模型的准确性。 展开更多
关键词 静/热误差 误差测量 卷积长短期记忆神经网络 旋转轴 球杆仪
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SBAS-InSAR技术融合CNN-LSTM模型的矿区开采沉陷监测与预测 被引量:5
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作者 师芸 折夏雨 +3 位作者 张雨欣 王凯 张琨 吴睿 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3429-3438,共10页
针对传统矿区开采沉陷监测方法耗费人力财力和预测预警模型较少的问题,研究提出一种基于短基线集合成孔径雷达干涉测量(Small Baseline Subset-Interferometry Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)技术和卷积神经网络(Convolutional N... 针对传统矿区开采沉陷监测方法耗费人力财力和预测预警模型较少的问题,研究提出一种基于短基线集合成孔径雷达干涉测量(Small Baseline Subset-Interferometry Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)技术和卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)与长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)相结合的矿区开采沉陷监测预测方法。首先,利用SBAS-InSAR技术对建新煤矿进行矿区开采沉陷监测,获取了该矿区的年平均沉降速率和累计沉降值。用GNSS监测数据与SBAS-InSAR结果进行对比验证,其拟合效果较好。其次,在此基础上利用CNN-LSTM模型预测后6期沉降数据,其结果与CNN和LSTM预测结果进行对比。研究显示,CNN-LSTM模型的平均绝对误差(S_(MAE))和均方根误差(S_(RMSE))比单一的CNN和LSTM分别至少降低了44.8%和40.6%,其决定系数均高于98%。最后,进一步预测前6期和中6期沉降数据,验证了CNN-LSTM预测模型在时间上的一致性。因此,SBAS-InSAR融合CNN-LSTM模型在类似矿山开采沉陷监测和预测中有较好的应用前景。 展开更多
关键词 安全工程 短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR) 开采沉陷 卷积神经网络-长短期记忆(CNN-LSTM)模型 沉降预测
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基于拉曼光谱结合CNN-LSTM深度学习方法的铁皮石斛总黄酮含量快速检测研究 被引量:3
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作者 刘宗溢 张彩虹 +4 位作者 蒋健康 沈斌国 丁艳菲 张雷蕾 朱诚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1018-1024,共7页
铁皮石斛具有很高的商业价值和营养价值,将云南文山、广西金秀、安徽霍山、浙江台州四个产地共130个样品作为研究样本,在785 nm激光下利用便携式拉曼光谱仪获得了铁皮石斛拉曼光谱,采用NaNO_(2)-Al(NO_(3))_(3)-NaOH比色法测定铁皮石斛... 铁皮石斛具有很高的商业价值和营养价值,将云南文山、广西金秀、安徽霍山、浙江台州四个产地共130个样品作为研究样本,在785 nm激光下利用便携式拉曼光谱仪获得了铁皮石斛拉曼光谱,采用NaNO_(2)-Al(NO_(3))_(3)-NaOH比色法测定铁皮石斛总黄酮含量。以每条经过归一化后的拉曼光谱数据作为输入,利用Savitzky-Golay卷积平滑(SG平滑)、标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)等不同预处理方法对光谱数据进行处理,以偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)和卷积神经网络-长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)模型作为比较,竞争自适应重加权采样(CARS)作为波长选择方法,对不同的机器学习模型进行比较研究。采用以下预测质量指标:校正集、测试集相关系数(R_(c)、R_(p)),校正集、测试集均方根误差(RMSEC、RMSEP),评价铁皮石斛总黄酮含量预测模型的性能。结果表明:光谱在经过SNV预处理之后,CNN-LSTM方法预测铁皮石斛总黄酮含量准确率最高,R_(c)、R_(p)分别为0.983和0.964,RMSEC、RMSEP分别为0.032和0.047 mg·g^(-1)。结合拉曼光谱建立的SNV-CNN-LSTM深度学习模型准确可靠,具有很强的鲁棒性,优于传统的机器学习模型(PLS、SVM)。利用拉曼光谱结合CNN-LSTM模型对铁皮石斛总黄酮含量进行预测,克服了传统的理化鉴别法的缺陷,具有快速无损的特点。该方法能对铁皮石斛的品质进行区分,并加快药食同源植物市场铁皮石斛产业化,构建自主品牌并增加其影响力,同时此项技术也可应用于消费者和市场监管部门。 展开更多
关键词 铁皮石斛 拉曼光谱 卷积神经网络-长短期记忆神经网络 总黄酮含量 快速检测
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基于VMD-CNN-BiLSTM的轴承故障多级分类识别 被引量:2
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作者 王祎颜 王衍学 姚家驰 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第9期1554-1564,共11页
双馈风力发电机(DFIG)作为风能发电领域的关键设备之一,保障其稳定运行显得尤为重要。针对DFIG轴承故障的多级分类问题,提出了一种基于参数优化的变分模式分解-卷积神经网络-双向长短期记忆(VMD-CNN-BiLSTM)故障诊断模型。首先,采用改... 双馈风力发电机(DFIG)作为风能发电领域的关键设备之一,保障其稳定运行显得尤为重要。针对DFIG轴承故障的多级分类问题,提出了一种基于参数优化的变分模式分解-卷积神经网络-双向长短期记忆(VMD-CNN-BiLSTM)故障诊断模型。首先,采用改进的麻雀优化算法——鱼鹰-柯西-麻雀搜索算法(OCSSA)对变分模态分解(VMD)的惩罚因子、模态分量进行了优化,OCSSA算法是将鱼鹰算法和柯西变异策略与麻雀算法进行了融合,形成了一种新的优化算法,该算法利用强大的参数搜索能力获取了更精确的频率特征;然后,利用卷积神经网络(CNN)提取了信号的时域和频域特征,并对特征进行了融合;最后,利用双向长短期记忆网络(BiLSTM)学习了故障的序列模式,完成了故障的多级分类任务。研究结果表明:基于OCSSA算法优化的VMD-CNN-BiLSTM模型在多级轴承故障识别方面表现出明显的优势,平均识别准确率可达98.36%,与CNN-LSTM、CNN-BiLSTM和VMD-BiLSTM模型进行对比,该模型具有更卓越的故障诊断性能、出色的泛化能力和快速的计算速度。这一结果充分验证了该模型在双馈风力发电机轴承故障的多级分类识别任务上的有效性,且适用于在线监测和智能诊断,为实现高效、可靠的风能发电提供了重要的实际应用价值。 展开更多
关键词 双馈风力发电机 变分模式分解-卷积神经网络-双向长短期记忆 鱼鹰-柯西-麻雀搜索算法 轴承故障诊断 多级分类 识别准确率 泛化能力
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基于组序列多分支CNN-LSTM的风机轴承和齿轮箱故障诊断研究 被引量:9
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作者 许启发 程启亮 +1 位作者 蒋翠侠 汪湘湘 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第8期1050-1060,共11页
现实工业环境中,单点数据的采集时间通常为几秒甚至更短,现有基于单点数据的风机轴承和齿轮箱故障智能诊断算法难以取得满意结果,为此,提出了一种具有注意力机制的组序列多分支卷积神经网络长短期记忆网络(CNN-LSTM)模型,即GSMBCLAM模... 现实工业环境中,单点数据的采集时间通常为几秒甚至更短,现有基于单点数据的风机轴承和齿轮箱故障智能诊断算法难以取得满意结果,为此,提出了一种具有注意力机制的组序列多分支卷积神经网络长短期记忆网络(CNN-LSTM)模型,即GSMBCLAM模型。首先,将具有相同采样间隔的连续多点数据合并成组序列样本,并将组序列波形和频谱同时输入2个不同的一维卷积神经网络(1D-CNN)中,进行了自适应特征提取;其次,采用注意力机制,将提取出来的特征与人工提取的特征进行了特征加权,并将加权后的特征进行了融合,然后将其输入到LSTM中;再次,考虑到故障分类中,不同类别误分类代价不同的问题,采用焦点损失函数代替了传统的交叉熵损失函数;最后,基于SoftMax分类器输出了诊断结果,通过一个包含54000个原始波形、频谱和人工提取特征,区分5类不同的轴承和齿轮故障和1类正常的真实数据集进行了对比实验。研究结果表明:GSMBCLAM方法在准确率、精确率、召回率、F1分数上分别达到了98.40%、98.46%、98.63%、98.30%;其效果优于只基于单点数据或单分支的模型,各项指标对比于其他深度学习竞争模型具有明显优势;焦点损失函数的引入解决了故障诊断中误分类代价不同的问题。 展开更多
关键词 齿轮箱故障诊断 轴承故障诊断 组序列 多分支 卷积神经网络长短期记忆网络 焦点损失函数
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基于无人机的实时林火蔓延预测模型研究 被引量:3
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作者 王新权 李兴东 《林业机械与木工设备》 2022年第5期34-40,共7页
把控火灾的蔓延趋势是森林火灾预防的重要环节。目前针对火灾蔓延趋势的预测大多是关于蔓延模型对火线预测以及利用仿真软件对火线进行长时间离线模拟,但无论哪种预测方式都难以满足实际的火灾预防需求。卷积长短期神经网络(Convlstm)... 把控火灾的蔓延趋势是森林火灾预防的重要环节。目前针对火灾蔓延趋势的预测大多是关于蔓延模型对火线预测以及利用仿真软件对火线进行长时间离线模拟,但无论哪种预测方式都难以满足实际的火灾预防需求。卷积长短期神经网络(Convlstm)在短期的图像预测中表现出显著的优势,在此基础上加入灰狼优化算法(GWO)来优化神经网络模型的超参数,从而提高卷积长短期神经网络的整体预测效果。无人机由于机动性强,可以凭借搭载的传感器完成对真实火场信息的采集,无人机采集的红外图像数据可以通过透视变换来消除三维视觉上的偏差,最后将透视变换后的红外图像通过结合灰狼优化算法的卷积长短期神经网络完成对林火蔓延的实时预测。 展开更多
关键词 无人机 林火蔓延 透视变换 卷积长短期神经网络 灰狼优化算法
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基于PG-ConvLSTM网络的铁路运用车分配预测方法
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作者 龙泽雨 何世伟 +1 位作者 王攸妙 吴艺迪 《铁道科学与工程学报》 2025年第8期3425-3435,共11页
高效合理地决策未来月度计划期的铁路运用车分配方案对满足货运市场需求和节约空车调配成本具有重要意义。针对运用车分配方案所具备的时空特性,提出一种基于卷积长短期记忆神经网络并融合物理引导思想的铁路运用车分配预测方法。首先,... 高效合理地决策未来月度计划期的铁路运用车分配方案对满足货运市场需求和节约空车调配成本具有重要意义。针对运用车分配方案所具备的时空特性,提出一种基于卷积长短期记忆神经网络并融合物理引导思想的铁路运用车分配预测方法。首先,通过主要影响因素识别,筛选出货运工作量类、货运组织水平类、货车运用属性类3类主要影响指标,并通过滑动窗口划分方法构造为模型输入。随后,构建基于PG-ConvLSTM(convolutional long short-term memory,ConvLSTM)网络的铁路运用车分配预测模型。模型以卷积长短期记忆神经网络作为主体框架,基于运用车分配的先验规律设计物理不一致项构造物理引导损失函数,并使用Hyperband算法优化模型网络层数与物理不一致项权重2项超参数。最后,使用MAE、RMSE与MAPE作为评价指标,并选用BP、CNN-LSTM、CNN-GRU与ConvLSTM网络模型作为对比,基于运用车分配实际数据进行实例分析。结果表明,PG-ConvLSTM模型评价指标MAE为0.0028,RMSE为0.0034,MAPE为7.22%,相比其他神经网络模型均为最优。PG-ConvLSTM模型得益于时空关联特征的同步提取机制,有效避免时空特征经卷积后再输入循环神经网络而丢失关键信息,从而具备更优的预测性能。物理引导损失函数对预测精度提升也具有积极作用。PG-ConvLSTM模型能够高效且准确地对运用车分配方案进行预测,可为实际运营中月度计划期运用车分配方案的制定提供参考。 展开更多
关键词 铁路运输 铁路运用车 分配预测 卷积长短期记忆神经网络 物理引导
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