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石油输送管道微小缺陷智能检测方法
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作者 胡青松 李飞 +3 位作者 单露露 刘许 李世银 孙彦景 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期134-142,共9页
管道缺陷特征在管道漏磁图像中通常表现为小目标甚至微目标,且与图像背景区分度弱,严重影响了智能检测的准确度。为解决该问题,提出一种新颖的输油管道缺陷小目标智能检测方法。首先,对获取到的管道漏磁数据进行预处理,为后续智能检测... 管道缺陷特征在管道漏磁图像中通常表现为小目标甚至微目标,且与图像背景区分度弱,严重影响了智能检测的准确度。为解决该问题,提出一种新颖的输油管道缺陷小目标智能检测方法。首先,对获取到的管道漏磁数据进行预处理,为后续智能检测奠定基础。随后,构建管道缺陷智能检测网络,它以YOLOv4为基准网络,通过引入RFB模块增强感受野,提高不同尺度特征的提取能力;通过增加注意力机制,提高网络对微小缺陷的关注度;通过对主干网络的轻量化,显著提升检测速度。最后,通过低质量漏磁图像的超分辨率重建,使得缺陷特征信息更丰富更明显,进一步提升检测精确度。实验表明:该算法的模型大小降低了79%,所有缺陷的实际检测准确度都在95%以上,部分缺陷的准确度达到了100%,能够满足现场实际需求。 展开更多
关键词 漏磁图像 缺陷检测 网络轻量化 注意力机制 超分辨率重建
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具有输入约束的非线性积分系统无模型自适应控制
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作者 董世建 周星星 +1 位作者 牛大鹏 唐加乐 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第7期1469-1474,共6页
由于难以精确建立具有输入约束的非线性积分系统模型,限制了基于模型的控制算法实施.针对存在积分环节的非线性系统,通过引入微分滤波器将难以控制的临界不稳定系统转化为等效的非线性稳定系统,并采用基于数据驱动技术的无模型自适应控... 由于难以精确建立具有输入约束的非线性积分系统模型,限制了基于模型的控制算法实施.针对存在积分环节的非线性系统,通过引入微分滤波器将难以控制的临界不稳定系统转化为等效的非线性稳定系统,并采用基于数据驱动技术的无模型自适应控制算法进行控制.为了解决控制过程中的输入约束问题,将损失函数转化为具有约束的二次规划问题进行求解以获取最优控制输入.同时,利用跟踪微分器对测量输出信号进行估计以抑制随机测量噪声对控制器参数求解的影响,并对所设计的控制算法进行稳定性分析.最后,验证了所提出算法的可行性和优越性. 展开更多
关键词 非线性系统 无模型自适应控制 输入约束 跟踪微分器 微分滤波
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柔性航天器全局有限时间姿态容错控制
3
作者 朱婉婉 杨玉凯 宗群 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第1期202-208,共7页
本文针对在模型不确定性、外界干扰与执行器故障影响下柔性航天器姿态控制问题,设计一种自适应容错控制算法,该算法包括标称控制部分和补偿控制部分.首先,标称控制部分用于实现不考虑综合不确定影响下航天器有限时间姿态控制;其次,补偿... 本文针对在模型不确定性、外界干扰与执行器故障影响下柔性航天器姿态控制问题,设计一种自适应容错控制算法,该算法包括标称控制部分和补偿控制部分.首先,标称控制部分用于实现不考虑综合不确定影响下航天器有限时间姿态控制;其次,补偿控制部分基于积分滑模理论进行设计,该补偿控制器通过对综合不确定有效估计,在控制器中作补偿,减少对姿态控制精度的影响,提高航天器姿态控制精度.该算法特点在于可实现柔性航天器全局有限时间姿态控制,放宽角速度或其导数、执行器故障或其导数有界的假设.同时,基于Lyapunov函数严格证明整个闭环系统的稳定性.最后,通过仿真验证该控制算法的有效性. 展开更多
关键词 姿态控制 自适应控制 干扰观测器 柔性航天器
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智能煤矿技术研究与政策制定现状 被引量:32
4
作者 胡青松 钱建生 +1 位作者 李世银 孙彦景 《工矿自动化》 北大核心 2021年第3期1-8,共8页
目前针对智能煤矿的研究集中在顶层设计、理论架构、核心技术、管控平台、建设路线、标准制定、评价体系等方面,没有文献针对《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》发布前后的技术研究情况进行探讨。智能煤矿具有技术密集型和资金密集... 目前针对智能煤矿的研究集中在顶层设计、理论架构、核心技术、管控平台、建设路线、标准制定、评价体系等方面,没有文献针对《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》发布前后的技术研究情况进行探讨。智能煤矿具有技术密集型和资金密集型特征,需要由政策引导,形成汇聚政府、学术、产业、金融和用户的合力。以CNKI(中国知网)为工具,挖掘分析了智能煤矿技术研究现状、关注热点和主要研究机构。归纳梳理了国家层面及贵州、山东、山西等主要产煤大省的智能煤矿政策制定现状,各省虽在智能煤矿入手点和实施进度上略有差异,但是均在实施办法和验收定级等方面发布了指导性文件,并在标准制定、创新研发中心设立方面进行了尝试,加速了智能煤矿研究和建设步伐。 展开更多
关键词 智能煤矿 煤矿智能化 人工智能 顶层设计 标准制定 政策制定
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智能煤矿建设路线与工程实践 被引量:24
5
作者 钱建生 胡青松 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期109-117,共9页
针对我国智能煤矿发展"三步走"战略,指出智能煤矿建设不但包括基础设施、生产监控系统、安全监控系统、生产经营管理系统等系统的建设,更包括基于大数据和人工智能的智能决策系统建设。从工程实践的角度提出了煤矿智能化建设&... 针对我国智能煤矿发展"三步走"战略,指出智能煤矿建设不但包括基础设施、生产监控系统、安全监控系统、生产经营管理系统等系统的建设,更包括基于大数据和人工智能的智能决策系统建设。从工程实践的角度提出了煤矿智能化建设"3115"建设路线,煤矿可根据自身需求和信息化现状,按照该建设路线有选择、分步骤的进行智能煤矿建设。阐述了"3115"建设路线中的实施方法:通过"3个网络"建设企业管理网、工业网络和通信联络网,其构成智能煤矿的基础,形成覆盖全矿井的统一传输网络平台;通过"1个平台"构建统一的智能集成控制平台,实现"六全"信息智能;通过"1个系统"建设煤矿大数据及云服务系统,实现数据和模型的统一存储,为智能决策提供数据和算力支持;通过"5个中心"建设数据中心、调度指挥中心、智能控制中心、安全监测中心和生产运营管理中心,为智能煤矿提供业务与决策支撑。以所完成的多个智能煤矿建设为例介绍了"3115"建设路线的工程实践。智能煤矿建设大幅提高了实施企业的生产效率和安全水平,特别是大幅降低了危险岗位和重复性岗位的员工数量,为企业创造了较好的经济效益和社会效益。 展开更多
关键词 智能矿山 建设路线 云计算 大数据 人工智能
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基于改进TCN-TimeGAN的矿井瓦斯浓度智能预测方法 被引量:4
6
作者 胡青松 郑硕 +1 位作者 李世银 孙彦景 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第S2期321-330,共10页
瓦斯浓度预测对于保障矿井安全生产至关重要。瓦斯浓度数据具有样本量少、存在时间依赖性等特点,传统机器学习等方法通常效果不佳。提出一种时间卷积改进时序生成对抗网络(TCN-Ti-meGAN),基于生成对抗网络特性改善瓦斯数据小样本过拟合... 瓦斯浓度预测对于保障矿井安全生产至关重要。瓦斯浓度数据具有样本量少、存在时间依赖性等特点,传统机器学习等方法通常效果不佳。提出一种时间卷积改进时序生成对抗网络(TCN-Ti-meGAN),基于生成对抗网络特性改善瓦斯数据小样本过拟合的问题,利用TimeGAN网络捕捉瓦斯序列的时间特征,基于TCN网络扩大感受野以便读取长时间维度特征。在损失函数设计中,利用Wasserstein距离衡量瓦斯数据分布,并给鉴别网络损失函数添加自适应权重的梯度惩罚项,以解决数据不对性、梯度消失等问题,提高训练稳定性和预测准确度。在进行模型训练时,首先对瓦斯时间序列进行归一化、数据缺失值处理等操作,将处理结果作为模型的输入序列,输入到嵌入网络和恢复网络进行训练,以降低重构损失。随后,将输入序列输入监督网络中进行训练,以减小监督损失;最后进行联合训练,其总损失为生成网络损失和鉴别网络损失之和。实验表明,改进模型生成的数据能更全面地覆盖原始数据分布,利用改进模型生成的数据进行预测所得到预测结果的均方误差(MSE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)等指标都远小于对比模型,在所有时间段都能保持稳定准确的预测。 展开更多
关键词 瓦斯浓度预测 TimeGAN 深度学习 人工智能 煤矿智能化
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协作机械臂碰撞环境下的安全控制 被引量:1
7
作者 周林娜 王宵 +2 位作者 丛香怡 陈正升 杨春雨 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期292-302,共11页
针对人机协作过程中机械臂末端与操作者之间可能存在物理碰撞的问题,本文提出一种基于自适应导纳和滑模控制的机械臂安全控制方法.首先,采用基于广义动量的干扰观测器估计机械臂各关节和末端执行器上的干扰力.然后,设计一个双环控制结构... 针对人机协作过程中机械臂末端与操作者之间可能存在物理碰撞的问题,本文提出一种基于自适应导纳和滑模控制的机械臂安全控制方法.首先,采用基于广义动量的干扰观测器估计机械臂各关节和末端执行器上的干扰力.然后,设计一个双环控制结构,内环是基于干扰观测的双幂次趋近律滑模轨迹跟踪控制器,用以克服外界干扰的影响,达到期望的轨迹跟踪精度;外环是自适应导纳控制器,依据碰撞外力的大小和方向更新期望轨迹,以保证机械臂碰撞发生时的柔顺性和碰撞解除后迅速恢复工作状态的能力.最后,对所提算法进行仿真和实验验证.实验结果表明,协作机械臂碰撞环境下的安全控制算法能保证人机协作的安全性和机械臂工作的连续性,满足人机协作过程中的工作需求. 展开更多
关键词 人机协作 干扰观测器 滑模控制 自适应导纳控制
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基于改进YOLOv5的骑行者头盔佩戴检测方法
8
作者 胡青松 单露露 +2 位作者 刘许 李世银 孙彦景 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第4期494-505,共12页
未佩戴或未正确佩戴头盔将对骑行人员生命安全造成重大威胁,人工督查不但工作量大效率低下,而且难以做到全区域全时段覆盖.本文提出一种基于改进YOLOv5的骑行者头盔佩戴检测方法,通过监控摄像头对骑行人员的头盔佩戴情况进行智能检测和... 未佩戴或未正确佩戴头盔将对骑行人员生命安全造成重大威胁,人工督查不但工作量大效率低下,而且难以做到全区域全时段覆盖.本文提出一种基于改进YOLOv5的骑行者头盔佩戴检测方法,通过监控摄像头对骑行人员的头盔佩戴情况进行智能检测和自动识别.首先,构建了包括不同地点、不同视角、不同天气、不同时段的骑行者头盔佩戴数据集,为研究奠定基础.随后提出一种基于改进YOLOv5的头盔佩戴检测模型,通过改进YOLOv5的多尺度特征融合模块,提升小目标检测效果;引入ECA注意力机制,强化特征图融合效果,显著提升模型检测精度;基于GSConv对Neck部分进行轻量化处理,有效地降低模型的检测耗时.实验结果表明,本文算法对骑行者头盔佩戴情况具有良好的检测性能,mAP达到93.2%,相较YOLOX提升1.9个百分点,单张图片检测耗时15.23 ms,在保证较高检测速率的同时检测精度更高,具有一定的应用价值. 展开更多
关键词 头盔检测 小目标检测 多尺度特征 注意力机制 模型压缩
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矿井无人驾驶环境感知技术研究现状及展望 被引量:28
9
作者 胡青松 孟春蕾 +1 位作者 李世银 孙彦景 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第6期128-140,共13页
矿井辅助运输系统是煤矿企业运输人员和重要物料、装备的必备系统,实现矿井无人驾驶是提高运输效率、保障运输安全的必然要求,也是落实国家煤矿智能化建设部署的必由之路。矿井无人驾驶依赖于准确实时的环境感知,即利用激光雷达、毫米... 矿井辅助运输系统是煤矿企业运输人员和重要物料、装备的必备系统,实现矿井无人驾驶是提高运输效率、保障运输安全的必然要求,也是落实国家煤矿智能化建设部署的必由之路。矿井无人驾驶依赖于准确实时的环境感知,即利用激光雷达、毫米波雷达等车载感知器件和车联网支持下的协同感知,实现车辆局部甚至矿井全局的精确详尽感知。对矿井无人驾驶环境感知技术的研究现状进行了系统梳理,指出巷道特殊环境使得矿井车载感知设备的性能都将出现不同程度的下降,并对各种车载感知设备的优劣进行了总结归纳;详细阐述了矿井无人驾驶环境感知的关键技术,包括基于可见光图像或激光点云的单传感器障碍物识别方法,多传感器融合感知的分类及可见光图像+激光点云、可见光图像+毫米波点云、可见光图像+激光点云+毫米波点云、4D毫米波雷达+其他感知器件等多传感器融合方式,智能网联协同感知的实现方式、数据处理方法及其对无人驾驶的促进作用,井下巷道交通标志检测与识别方法,井下无轨胶轮车和有轨机车的巷道可行驶区域分割方法等;对矿井无人驾驶环境感知技术的发展方向进行了展望,建议提高矿井多传感器融合性能、研究矿井自适应感知算法并突破矿井智能网联协同感知技术。 展开更多
关键词 矿井无人驾驶 辅助运输 无轨胶轮车 有轨机车 环境感知 障碍物识别 多传感器融合 网联协同感知
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基于大数据与AI驱动的智能煤矿目标位置服务技术 被引量:21
10
作者 胡青松 张赫男 +1 位作者 李世银 孙彦景 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期121-130,共10页
在大数据和人工智能驱动下,矿山目标与事件源位置可以提供丰富的位置服务,这些服务远超出了人员定位、装备定姿、机器人导航、无人驾驶等单个系统的范畴,宜从系统观点和全局角度进行统一设计。给出了矿山目标位置服务的框架结构,研究了... 在大数据和人工智能驱动下,矿山目标与事件源位置可以提供丰富的位置服务,这些服务远超出了人员定位、装备定姿、机器人导航、无人驾驶等单个系统的范畴,宜从系统观点和全局角度进行统一设计。给出了矿山目标位置服务的框架结构,研究了其位置对象层、位置获取层、位置传输层、位置挖掘与服务层的主要构成和功能;探讨了矿山目标位置服务的3大关键技术,其中:①矿井动目标精确定位技术重点研究距离测量、距离测量优化、目标节点位置解算和定位系统研发;②矿山位置大数据技术研究大数据的获取、存储和分析策略;③矿山目标位置服务人工智能算法则主要研究感知智能、生产智能和决策智能。总结了矿山目标位置服务在应急撤离与应急救援、遥控采煤与无人采煤、矿井位置大数据应用等3大领域的研究热点,主要包括规划最佳逃生路径,确定被困人员位置与救援,事故原因分析与追责,采掘装备定位定姿与导航,多机器人协同定位与导航,矿井无人驾驶技术与装备,事件时空演化规律分析,基于轨迹的调度决策,煤矿生产过程一张图等。指出矿山目标位置服务正成为煤矿的基础设施,其发展趋势是构建融合时空属性的泛在一张网,融合位置推理的决策模型库和融合位置服务的智能矿山平台。 展开更多
关键词 矿山目标位置服务 智能煤矿 无人采煤 矿山物联网 动目标定位 应急救援
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再论智能煤矿建设路线——基于人工智能3.0视角 被引量:9
11
作者 胡青松 钱建生 +1 位作者 李世银 孙彦景 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期256-264,共9页
合理的建设路线是煤矿智能化技术落地应用的重要保障。指出智能煤矿=煤矿智能化愿景+人工智能3.0特征,只有实现了人工智能基本要素,才能让传统煤矿企业发展出"智能";只有遵循煤矿企业发展规律、以煤炭行业高质量发展为愿景的... 合理的建设路线是煤矿智能化技术落地应用的重要保障。指出智能煤矿=煤矿智能化愿景+人工智能3.0特征,只有实现了人工智能基本要素,才能让传统煤矿企业发展出"智能";只有遵循煤矿企业发展规律、以煤炭行业高质量发展为愿景的人工智能,才能称为煤矿智能化。提出一套人工智能关键要素驱动的智能煤矿建设思路,它包括煤矿应用、计算能力、知识库、算法库和数据设施5大部分,简称ACKADa(Application,Computing,Knowledge,Alogorithm,Data)。应用平台包括一个大平台、若干小平台和N个子系统,数据设施包括感知网络、骨干网络、自动化改造与综合接入、大数据中心,计算能力包括边缘计算、云计算和部分大数据中心设施,算法库包括智能设备健康算法、智能采掘算法、智能定位导航算法、智能视频分析算法等,知识库包括周知型知识库和习得型知识库。相比其他建设方法,ACKADa思路的建设内容更加完整合理,且具有理论上更易理解、实践中更易使用的优势,并能将综合自动化、矿山物联网、大数据、云计算、边缘计算等技术统一在一个井然有序的逻辑体系。 展开更多
关键词 智能煤矿 人工智能 矿山物联网 云计算 边缘计算 端-边-云
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全源矿井定位:一种智能煤矿位置服务新范式 被引量:9
12
作者 胡青松 钱建生 +2 位作者 李世银 孙彦景 张朕 《工矿自动化》 北大核心 2021年第1期1-8,I0001,共9页
矿山动目标定位系统为煤矿智能化建设提供基于位置的服务。而传统的矿井定位系统中定位信标与定位标签之间大多采用单一或组合通信技术,结构不灵活,覆盖范围受限,鲁棒性不高,定位精度有限;使用单一或组合测距技术,无法根据使用场景的不... 矿山动目标定位系统为煤矿智能化建设提供基于位置的服务。而传统的矿井定位系统中定位信标与定位标签之间大多采用单一或组合通信技术,结构不灵活,覆盖范围受限,鲁棒性不高,定位精度有限;使用单一或组合测距技术,无法根据使用场景的不同自适应选择最优测距技术;位置求解算法固定,无法根据使用场景的不同和信号变化自适应选择最优求解算法。提出了全源矿井定位新范式,可根据定位环境和目标承载平台的变化,从所有可用定位信号测量设备中动态选择满足当前需求的最优设备组合,自适应地从可用的测距算法、位置解算算法、结果优化算法中选择最优的算法组合,计算出目标节点的最优位置。给出了全源矿井定位系统架构,探讨了矿井中可用的定位信号测量设备和可用于定位的测量属性值类型,对比了单一矿井定位与全源矿井定位在定位服务器方面的功能差异。研究了全源矿井定位中的3项关键技术:统一定位框架技术,旨在解决全源定位的模块化、组合式、可扩充需求;全源定位信息融合技术,对测量属性值进行有机组织,达到提高定位精度的目的;通信定位一体化技术,通过无线通信网络本身所具有的定位能力,简化全源矿井定位系统的设计并提高定位精度。提出了基于“端-边-云”的全源矿井定位系统实施架构,以便与煤矿智能化的主流建设模式相适应,大幅降低实施难度和系统成本。 展开更多
关键词 智能煤矿 位置服务 矿井定位 动目标定位 全源定位 组合定位 定位信息融合 通信定位一体化
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目标定位中的非视距传播研究综述 被引量:13
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作者 胡青松 张赫男 +2 位作者 王鹏 杨维 李世银 《工矿自动化》 北大核心 2020年第7期16-27,共12页
由于障碍物的存在,矿井等定位场景中普遍存在非视距传播现象,引起定位信号的折射、反射、衍射和散射,导致测距误差增大,进而影响目标定位精度。分析了非视距传播对TOA(Time of Arrival,到达时间)、TDOA(Time Difference of Arrival,到... 由于障碍物的存在,矿井等定位场景中普遍存在非视距传播现象,引起定位信号的折射、反射、衍射和散射,导致测距误差增大,进而影响目标定位精度。分析了非视距传播对TOA(Time of Arrival,到达时间)、TDOA(Time Difference of Arrival,到达时间差)、AOA(Angle of Arrival,到达角度)、RSSI(Received Signal Strength Indication,接收强度指示)等定位方法的影响,并从非视距传播的识别、非视距传播误差的抑制、非视距传播的利用及非视距场景下的定位方法设计4个方面对现有文献进行综述。对于非视距传播的识别,重点探讨了残差检验法、误差统计法、能量检测法、神经网络算法和几何关系法;对于非视距传播误差的抑制,主要分析了基于滤波的方法、基于半参数的方法、基于能量检测的方法及基于数据库的方法;对于非视距传播的利用,重点综述了提高定位系统鲁棒性及基于误差学习和匹配的方法;对于非视距场景下的目标定位方法设计,分为视距与非视距混合场景及纯非视距场景2种情况进行综述。探讨了目标定位中非视距传播研究的新方向:通过多种定位技术的融合提高目标定位精度;借助新兴技术提高非视距场景下的目标定位精度;通过与其他信息系统的交互引入额外信息,实现跨系统协同定位。 展开更多
关键词 目标定位 非视距传播 非视距传播识别 非视距传播误差抑制 RSSI定位 TOA定位 TDOA定位 AOA定位
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面向工业运行优化与控制的组态软件平台 被引量:4
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作者 代伟 夏振兴 +1 位作者 褚菲 马小平 《控制工程》 CSCD 北大核心 2020年第6期919-926,共8页
近年来运行优化与控制成为工业过程控制中的研究热点,然而国内外至今没有可用于辅助研究人员和工程师快速实现控制器设计与搭建的可配置软件平台。为此,本文提出了一种组态的软件平台来解决这个问题。其主要优点是:该平台不仅提供了一... 近年来运行优化与控制成为工业过程控制中的研究热点,然而国内外至今没有可用于辅助研究人员和工程师快速实现控制器设计与搭建的可配置软件平台。为此,本文提出了一种组态的软件平台来解决这个问题。其主要优点是:该平台不仅提供了一个图形化组态环境,通过开发强大的控制策略图形化开发工具和Petri网引擎来调度用于并行计算的算法单元,而且还提供了集成几种主流的智能和数据驱动算法(例如案例推理、模糊逻辑、神经网络)的统一框架。本文详细介绍了系统的总体框架和关键技术,并通过一个典型磨矿过程硬件在环实验系统,搭建了运行优化控制系统以验证平台的可行性和实用性。 展开更多
关键词 运行优化与控制 组态 软件平台 PETRI网
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基于改进YOLOv8n的煤矿井下受限场景目标检测算法
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作者 褚菲 闫成浩 +2 位作者 张淇 张勇 李会军 《工矿自动化》 北大核心 2025年第8期43-50,共8页
在煤矿井下受限场景中由于目标尺度变化复杂、目标部分被遮挡和有效特征提取困难,导致目标检测精度低。针对上述问题,提出一种基于改进YOLOv8n的煤矿井下受限场景目标检测算法。在主干特征提取网络采用感受野注意力卷积(RFAConv),更好... 在煤矿井下受限场景中由于目标尺度变化复杂、目标部分被遮挡和有效特征提取困难,导致目标检测精度低。针对上述问题,提出一种基于改进YOLOv8n的煤矿井下受限场景目标检测算法。在主干特征提取网络采用感受野注意力卷积(RFAConv),更好地处理受限环境下的目标空间位置信息,并根据特征的重要性动态调整权重,从而更关注目标的关键特征;在颈部网络引入高效多尺度注意力(EMA)模块,融合不同尺度的特征信息,提高了对尺度变化目标的检测精度;将新型可变形卷积(DCNv3)与动态检测头(Dynamic Head)结合,通过将尺度感知注意力、空间感知注意力和任务感知注意力相统一,有助于模型关注空间尺度信息和适应不同的检测任务,提高了对多尺度目标和部分被遮挡目标的检测能力;引入考虑预测框权重分配的Unified−IOU(U−IOU)损失函数,通过动态调整在不同质量预测框上的关注度,使模型更专注于高质量预测框,提高模型的收敛速度和精度。实验结果表明,针对CUMT−BelT数据集,改进YOLOv8n在煤矿井下输送带异物检测中的mAP@0.5相较于YOLOv8n提高了5.6%;针对DsLMF数据集,改进YOLOv8n在不同综采工作面作业场景下的总体mAP@0.5相较于YOLOv8n提高了4.8%,有效减少了误检和重复检测的情况。 展开更多
关键词 目标检测 煤矿井下受限场景 YOLOv8n 感受野注意力卷积 高效多尺度注意力 可变形卷积 动态检测头
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基于改进U-Net++和近红外光谱技术的羊毛含量快速定性分析方法研究 被引量:6
16
作者 冷思雨 乔嘉慧 +2 位作者 王连庆 王军 邹亮 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期303-309,共7页
羊毛制品因其柔软、保暖性好等优点广受欢迎,羊毛含量是衡量这类产品质量的重要依据。目前市场上羊毛制品质量参差不齐,传统检测方法具有破坏性大、主观性强等缺点,已无法满足实时快速评估目标羊毛制品质量情况的需求。近红外光谱技术... 羊毛制品因其柔软、保暖性好等优点广受欢迎,羊毛含量是衡量这类产品质量的重要依据。目前市场上羊毛制品质量参差不齐,传统检测方法具有破坏性大、主观性强等缺点,已无法满足实时快速评估目标羊毛制品质量情况的需求。近红外光谱技术是一种无需破坏样品结构、可模型封装操作的快速测量方法。将近红外光谱技术和深度学习技术融合,提出了一种基于注意力机制和U-Net++网络的羊毛含量快速定性分析方法。在数据准备方面,使用手持便携式光谱仪采集羊毛制品样本的光谱数据,其波段范围为908.1~1676.2 nm,并根据其含量的不同对原始样本进行了等级划分。为减少光谱采集方式对建模数据集的影响,针对同一样本在距探头5,6,8,9和19 mm 5种高度,分别采集了5次光谱数据,并使用马氏距离法剔除异常样本,最终共5125组光谱数据用于建模。在模型选择方面,U-Net++网络可通过下采样、跳跃连接和上采样等环节实现对光谱数据的特征提取,并进一步对样本进行分类预测。然而,该网络使用了大量密集的跳跃连接,易产生模型参数冗余、低层特征被重复使用等问题。鉴于此,在原始网络的基础上引入了注意力门控模块,可以更有效地提取特征信息,提高预测精度。建模过程中,将羊毛制品样本90%的光谱数据用于训练和验证,10%的数据用于测试。实验结果表明,基于U-Net++网络的预测模型在独立测试集上的准确率为93.59%,召回率为93.53%,精确率为94.24%,其性能超过了多种传统分类模型。同时,与U-Net,Attention U-Net等其他U-Net系列网络模型相比,所提出的分类模型的各项评价指标也高于上述网络模型,验证了跳跃连接和注意力门控模块的效果。基于近红外光谱技术,构建了Attention U-Net++模型,为羊毛含量快速无损检测提供了一种新思路,具有一定的理论和实际意义。 展开更多
关键词 近红外光谱 深度学习 羊毛制品 U-Net++
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复杂工业过程非串级双速率组合分散运行优化控制 被引量:3
17
作者 赵建国 杨春雨 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期172-184,共13页
复杂工业过程具有模型维数高、多时间尺度耦合、动态不确定性等特点,其运行优化控制(Operational optimal control,OOC)一直是控制领域的研究难点与热点.本文聚焦一类由多个快变且互联的设备单元与慢变且模型未知的运行过程串联组成的... 复杂工业过程具有模型维数高、多时间尺度耦合、动态不确定性等特点,其运行优化控制(Operational optimal control,OOC)一直是控制领域的研究难点与热点.本文聚焦一类由多个快变且互联的设备单元与慢变且模型未知的运行过程串联组成的工业过程,提出一种数据和模型混合驱动的非串级双速率组合分散运行优化控制方法.该方法通过奇异摄动理论,将非串级双速率运行优化问题描述为异步采样的慢子系统最优设定值跟踪和快子系统最优调节控制.利用工业运行数据,采用不依赖系统动态的Q-学习算法设计慢子系统最优跟踪策略,克服运行过程模型难以建立的情形;针对快子系统,设计基于模型的分散次优控制策略,并给出收敛因子的下界,解决设备层互联项对系统稳定性的影响.通过浮选过程仿真实验验证了所提控制方法的有效性. 展开更多
关键词 复杂工业过程 运行优化控制 奇异摄动理论 Q-学习 双速率
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重介质选煤过程数学模型的研究现状与展望 被引量:2
18
作者 代伟 王昱栋 彭勇 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第10期1759-1766,共8页
精确的数学模型是重介质选煤实现先进控制、特性分析和系统优化的重要基础。首先,从分配曲线和分配曲面2个方面介绍了基于经验知识的重介质选煤数学模型。然后,综述了可描述重介质旋流器湍流和多相流现象的流体力学模型。之后,围绕重介... 精确的数学模型是重介质选煤实现先进控制、特性分析和系统优化的重要基础。首先,从分配曲线和分配曲面2个方面介绍了基于经验知识的重介质选煤数学模型。然后,综述了可描述重介质旋流器湍流和多相流现象的流体力学模型。之后,围绕重介质悬浮液密度和精煤灰分含量2个关键重介质选煤过程参数,归纳了基于工业数据的预测模型。同时,回顾了基于质量平衡的重介质选煤过程动态模型。另外,对各种重介质选煤过程数学模型的不足和局限进行了分析。最后,对现阶段重介质选煤建模存在的过程参数强耦合性、数据稀疏性等难题以及未来研究方向进行了探讨。 展开更多
关键词 重介质选煤 数学模型 过程参数 工业数据
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PTM不确定性的间歇过程优化补偿控制策略
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作者 褚菲 汪一峰 +2 位作者 王嘉琛 贾润达 陆宁云 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第4期583-589,596,共8页
过程迁移模型是实现数据不足情况下间歇过程高效建模的有效方法。然而,相似过程之间的差异性和模型不确定性因素,加剧了模型与实际过程之间的不匹配程度。针对过程迁移模型中不确定性问题,提出一种基于修正自适应优化和自校正补偿的策... 过程迁移模型是实现数据不足情况下间歇过程高效建模的有效方法。然而,相似过程之间的差异性和模型不确定性因素,加剧了模型与实际过程之间的不匹配程度。针对过程迁移模型中不确定性问题,提出一种基于修正自适应优化和自校正补偿的策略。首先,利用基于修正自适应策略的批次间优化逐步消除相似过程之间的差异所产生的负面影响。然后,采用自校正补偿策略进一步补偿通过批次间优化得到的次优设定值。此外,模型更新时添加了数据剔除,提升了后续的优化效果。最后,利用草酸钴合成过程的仿真实验,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 间歇过程 过程迁移模型 修正自适应 自校正补偿
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基于网格重构学习的染色体分类模型
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作者 张林 易先鹏 +3 位作者 王广杰 范心宇 刘辉 王雪松 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2013-2021,共9页
染色体的分类是核型分析的重要任务之一.因其柔软易弯曲,且类间差异小、类内差异大等特点,其精准分类仍然是一个具有挑战性的难题.对此,提出一种基于网格重构学习(Grid reconstruction learning,GRiCoL)的染色体分类模型.该模型首先将... 染色体的分类是核型分析的重要任务之一.因其柔软易弯曲,且类间差异小、类内差异大等特点,其精准分类仍然是一个具有挑战性的难题.对此,提出一种基于网格重构学习(Grid reconstruction learning,GRiCoL)的染色体分类模型.该模型首先将染色体图像网格化,提取局部分类特征;然后通过重构网络对全局特征进行二次提取;最后完成分类.相比于现有几种先进方法,GRiCoL同时兼顾局部和全局特征提取更有效的分类特征,有效改善染色体弯曲导致的分类性能下降,参数规模合理.通过基于G带、荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)、Q带染色体公开数据集的实验表明:GRiCoL能够更好地弱化染色体弯曲带来的影响,在不同数据集上的分类准确度均优于现有分类方法. 展开更多
关键词 核型分析 染色体分类 特征重构 网格化
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