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面向磁性硬盘定制化消磁的磁场数值建模与分析
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作者 徐喆 张自影 汤健 《控制工程》 北大核心 2025年第5期777-787,共11页
为确保隐私安全和防止失密泄密,在对作为典型城市再生资源的废旧磁性存储介质进行资源化利用前,需要销毁其所包含信息。目前,业界多采用不符合国家“双碳”战略的最高磁场强度消磁方式,缺少如何进行定制化消磁的理论与应用探索。对此,... 为确保隐私安全和防止失密泄密,在对作为典型城市再生资源的废旧磁性存储介质进行资源化利用前,需要销毁其所包含信息。目前,业界多采用不符合国家“双碳”战略的最高磁场强度消磁方式,缺少如何进行定制化消磁的理论与应用探索。对此,提出面向磁性硬盘定制化消磁的磁场数值建模与分析方法。首先,进行消磁机多层多匝矩形线圈磁场强度的理论计算;接着,进行基于COMSOL软件的消磁磁场数值建模,完成与理论计算的验证后,分析电流密度、线圈高度、封装尺寸与磁场强度的影响;最后,基于所研制的消磁正样机进行验证,证明了定制化消磁理论的正确性和实际的可用性,为节能减碳提供了支撑。 展开更多
关键词 磁性存储介质 定制化消磁 COMSOL Multiphysics软件 磁场强度 矩形线圈 数值建模
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基于事件触发的污水处理过程水质智能预测研究
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作者 李欣怡 王功明 +1 位作者 王自鹏 乔俊飞 《化工学报》 北大核心 2025年第6期2828-2837,共10页
针对污水处理过程非平稳性、多工况性导致的水质难以高效、精准预测的问题,提出了一种事件触发的模糊神经网络(event-triggered fuzzy neural network,ETFNN)总磷预测模型设计方法,以事件的形式感知污水处理总磷状态演化过程的非平稳性... 针对污水处理过程非平稳性、多工况性导致的水质难以高效、精准预测的问题,提出了一种事件触发的模糊神经网络(event-triggered fuzzy neural network,ETFNN)总磷预测模型设计方法,以事件的形式感知污水处理总磷状态演化过程的非平稳性和多工况性,进而实现对总磷状态高效、精准的跟踪和预测。首先,利用总磷历史数据对模糊神经网络(fuzzy neural network,FNN)进行训练,根据能够反映多工况切换的训练误差变化趋势来定义事件;其次,设计事件触发的模型参数更新策略,当不同事件发生时,模型会触发变步长的参数更新行为,即实现对污水处理运行非平稳性、多工况性的感知和识别;同时,通过构造等效Markov决策过程的性能势函数证明了ETFNN模型学习过程的收敛性;最后,将ETFNN作为软测量模型,用于实际污水处理过程出水总磷建模与预测,并进行了综合分析。实验结果表明,所提出的ETFNN软测量模型不仅能提高总磷预测精度,还能以事件的形式识别并跳过无效数据,进而降低预测模型的计算复杂度。 展开更多
关键词 污水处理 水质预测 事件触发 模糊神经网络 Markov决策 性能势函数
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基于IT2FBLS强化学习PID的MSWI过程炉膛温度控制
3
作者 田昊 汤健 +3 位作者 夏恒 王天峥 余文 乔俊飞 《自动化学报》 北大核心 2025年第7期1626-1641,共16页
城市固废焚烧(MSWI)过程中固有的非线性、时变性和不确定性导致领域专家需要凭借经验通过高频率手动干预进行炉膛温度控制.针对上述问题,为模拟专家的自适应机制,提出基于强化学习的比例-积分-微分(PID)自整定控制策略,即采用共享机制区... 城市固废焚烧(MSWI)过程中固有的非线性、时变性和不确定性导致领域专家需要凭借经验通过高频率手动干预进行炉膛温度控制.针对上述问题,为模拟专家的自适应机制,提出基于强化学习的比例-积分-微分(PID)自整定控制策略,即采用共享机制区间II型模糊宽度学习系统(IT2FBLS)拟合Actor-critic网络(ACN)进行PID参数优化.首先,采用共享机制IT2FBLS拟合ACN以克服焚烧过程的不确定性、减少计算消耗和确保紧凑的网络结构;然后,利用基于时间差分误差的梯度下降法更新ACN参数以实现快速学习;最后,利用李雅普诺夫方法,证明Actor-critic算法的收敛性和控制过程的稳定性.通过MSWI过程的实际运行数据仿真验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 城市固废焚烧 炉膛温度控制 强化学习 区间Ⅱ型模糊宽度学习系统 Actor-critic网络 共享机制 PID参数优化
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基于区间Ⅱ型FNN的MSWI过程炉膛温度控制 被引量:2
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作者 汤健 田昊 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第2期157-172,共16页
针对城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程的炉膛温度难以实现有效控制的问题,提出基于区间Ⅱ型模糊神经网络(interval type-Ⅱfuzzy neural network,IT2FNN)的炉膛温度控制方法。首先,进行炉膛温度控制特性分析... 针对城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程的炉膛温度难以实现有效控制的问题,提出基于区间Ⅱ型模糊神经网络(interval type-Ⅱfuzzy neural network,IT2FNN)的炉膛温度控制方法。首先,进行炉膛温度控制特性分析以确定对其产生影响的关键操作变量;然后,根据上述操作变量基于线性回归决策树(linear regression decision tree,LRDT)建立多入单出(multiple-input single-output,MISO)炉膛温度模型;最后,构建具有自适应参数学习的IT2FNN控制器,并证明其稳定性。在MSWI过程数据集上构建模型并进行控制,实验结果验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 城市固废焚烧(municipal solid waste incineration MSWI) 炉膛温度控制 线性回归决策树(linear regression decision tree LRDT) 区间Ⅱ型模糊神经网络(interval type-Ⅱfuzzy neural network IT2FNN) 梯度下降法 李雅普诺夫稳定性分析
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数据驱动自适应评判控制研究进展
5
作者 王鼎 赵明明 +2 位作者 刘德荣 乔俊飞 宋世杰 《自动化学报》 北大核心 2025年第6期1170-1190,共21页
最优控制与人工智能的融合发展产生了一类以执行−评判设计为主要思想的自适应动态规划(ADP)方法.通过集成动态规划理论、强化学习机制、神经网络技术、函数优化算法,ADP在求解大规模复杂非线性系统的决策和调控问题上取得重要进展.然而... 最优控制与人工智能的融合发展产生了一类以执行−评判设计为主要思想的自适应动态规划(ADP)方法.通过集成动态规划理论、强化学习机制、神经网络技术、函数优化算法,ADP在求解大规模复杂非线性系统的决策和调控问题上取得重要进展.然而,实际系统的未知参数和不确定扰动经常导致难以建立精确的数学模型,对最优控制器的设计提出挑战.近年来,具有强大自学习和自适应能力的数据驱动ADP方法受到广泛关注,它能够在不依赖动态模型的情况下,仅利用系统的输入输出数据为复杂非线性系统设计出稳定、安全、可靠的最优控制器,符合智能自动化的发展潮流.通过对数据驱动ADP方法的算法实现、理论特性、相关应用等方面进行梳理,着重介绍了最新的研究进展,包括在线Q学习、值迭代Q学习、策略迭代Q学习、加速Q学习、迁移Q学习、跟踪Q学习、安全Q学习和博弈Q学习,并涵盖数据学习范式、稳定性、收敛性以及最优性的分析.此外,为提高学习效率和控制性能,设计了一些改进的评判机制和效用函数.最后,以污水处理过程为背景,总结数据驱动ADP方法在实际工业系统中的应用效果和存在问题,并展望一些未来的研究方向. 展开更多
关键词 自适应评判控制 自适应动态规划 数据驱动设计 在线Q学习 迭代Q学习
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基于XGBoost串并联集成的数据驱动MSWI全流程模型
6
作者 王天峥 汤健 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第5期1829-1843,共15页
针对城市固废焚烧(MSWI)过程燃烧机理与烟气净化机制复杂难以采用数学模型刻画、离线智能控制与运行优化算法难以验证等问题,构建了能够体现工艺顺序特性的基于XGBoost串并联集成的数据驱动MSWI全流程模型。首先,在描述目前国内典型炉... 针对城市固废焚烧(MSWI)过程燃烧机理与烟气净化机制复杂难以采用数学模型刻画、离线智能控制与运行优化算法难以验证等问题,构建了能够体现工艺顺序特性的基于XGBoost串并联集成的数据驱动MSWI全流程模型。首先,在描述目前国内典型炉排炉控制现状的基础上,基于经验认知对炉内燃烧过程模型的输入进行约简处理;接着,采用适应工业数据特性的XGBoost构建炉内燃烧过程串行模型;然后,基于互信息选择输入特征构建基于XGBoost的烟气处理过程并行模型;最后,采用逐阶段递进式训练策略对所提出的MSWI全流程模型进行调试。通过实际运行数据仿真验证了模型的有效性,为洞悉MSWI过程的内在机理和验证智能控制与运行优化算法提供了支撑。 展开更多
关键词 城市固废焚烧 数据驱动 全流程模型 XGBoost 互信息 递进式训练
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基于固定窗漂移检测的MSWI过程CO排放建模
7
作者 汤健 张润雨 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第8期930-943,共14页
针对城市固废焚烧(municipal solid waste incineration, MSWI)过程中能够表征燃烧过程是否稳定的关键工业参数--一氧化碳(carbon monoxide, CO)排放浓度的动态时变特性,提出基于固定窗漂移检测的MSWI过程CO排放建模方法。首先,基于历... 针对城市固废焚烧(municipal solid waste incineration, MSWI)过程中能够表征燃烧过程是否稳定的关键工业参数--一氧化碳(carbon monoxide, CO)排放浓度的动态时变特性,提出基于固定窗漂移检测的MSWI过程CO排放建模方法。首先,基于历史数据集采用k-means算法获取典型样本池(typical sample pool, TSP),构建基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)神经网络的离线预测模型和基于核主成分分析(kernel principal component analysis, KPCA)的漂移指标计算模型。然后,针对每个在线采集样本,在预设定固定窗口未填满时基于历史LSTM神经网络模型进行在线预测,在预设定固定窗口填满时采用历史KPCA模型进行漂移检测。最后,利用指标霍特林统计量T2和平方预测误差(squared prediction error, SPE)判断是否产生漂移。若未产生漂移,则返回至新窗口期;若产生漂移,则合并历史数据和漂移数据以更新TSP、LSTM模型和KPCA模型。工业现场实际数据的仿真验证了所提方法的合理性和有效性。 展开更多
关键词 城市固废焚烧(municipal solid waste incineration MSWI) 一氧化碳(carbon monoxide CO)排放 概念漂移检测 典型样本池(typical sample pool TSP) 长短期记忆(long short-term memory LSTM)神经网络 核主成分分析(kernel principal component analysis KPCA)
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基于模糊神经网络对抗生成的城市固废焚烧过程二噁英排放预警
8
作者 崔璨麟 汤健 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第4期757-766,共10页
城市固废焚烧(MSWI)过程产生的二噁英(DXN)类剧毒污染物是全世界范围内备受关注的环保指标,进行DXN排放浓度预警是缓解焚烧建厂“邻避效应”和实现城市精准污染防控等难题的关键之一.受限于产生机理上的全流程相关、记忆效应等特性以及... 城市固废焚烧(MSWI)过程产生的二噁英(DXN)类剧毒污染物是全世界范围内备受关注的环保指标,进行DXN排放浓度预警是缓解焚烧建厂“邻避效应”和实现城市精准污染防控等难题的关键之一.受限于产生机理上的全流程相关、记忆效应等特性以及检测技术上的高难度和离线化验上的高成本等原因,DXN建模数据面临着维数高、不确定性强和样本稀疏等问题.对此,本文提出基于模糊神经网络(FNN)对抗生成的DXN排放预警方法.首先,采用基于随机森林(RF)的自适应特征选择算法降低输入变量维数;接着,基于FNN的生成对抗网络(GAN)迭代产生用于预警建模的候选虚拟样本,以缓解不确定性和稀疏性问题;然后,通过多约束选择机制进行虚拟样本筛选以提高样本质量;最后,构建基于真实与虚拟混合样本的DXN排放预警模型.基于北京某MSWI电厂的实际DXN数据验证了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 城市固废焚烧 二噁英 模糊神经网络 生成对抗网络 虚拟样本 预警模型
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迁移增量启发式动态规划及污水处理应用
9
作者 王鼎 李鑫 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第3期277-283,共7页
针对污水处理系统中的溶解氧(dissolved oxygen,DO)质量浓度控制问题,提出一种迁移增量启发式动态规划(transferable incremental heuristic dynamic programming,TI-HDP)算法。针对污水处理过程的特性,该算法通过将控制变量的更新方式... 针对污水处理系统中的溶解氧(dissolved oxygen,DO)质量浓度控制问题,提出一种迁移增量启发式动态规划(transferable incremental heuristic dynamic programming,TI-HDP)算法。针对污水处理过程的特性,该算法通过将控制变量的更新方式改进为增量形式,提升了算法的抗干扰能力,并弱化了与增量式比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)算法之间的结构差异。基于数据驱动的思想,通过利用PID算法所产生的历史数据,成功地将传统控制领域中的专家经验迁移到TI-HDP算法框架中,保证了TI-HDP算法前期控制策略的稳定性。仿真结果表明:与PID算法和传统的启发式动态规划算法相比,所提算法对DO质量浓度具有更高的控制精度。 展开更多
关键词 启发式动态规划(heuristic dynamic programming HDP) 智能控制 知识迁移 非线性系统 神经网络 污水处理
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黑脸琵鹭在北京的记录
10
作者 赵峙尧 张谦益 +4 位作者 夏灿玮 黄振芳 刘波 缑梦强 杨蓉 《四川动物》 北大核心 2023年第2期220-220,共1页
2022年8月23日下午,在北京市延庆区官厅水库的妫水河湿地(115.880°E,40.450°N)由AI智能观测站拍摄到1只体羽为白色、腿和喙为黑色、喙的端部膨大且无黄色斑块、眼周为黑色并与喙基部的黑色融为一体的鸟类(图1)在浅水区活动,... 2022年8月23日下午,在北京市延庆区官厅水库的妫水河湿地(115.880°E,40.450°N)由AI智能观测站拍摄到1只体羽为白色、腿和喙为黑色、喙的端部膨大且无黄色斑块、眼周为黑色并与喙基部的黑色融为一体的鸟类(图1)在浅水区活动,该鸟上述特征可与白琵鹭Platalea leucorodia相区分,鉴定为黑脸琵鹭P.minor。有2只白鹭Egretta garzetta也在附近觅食,该鸟体型稍大于白鹭,亦符合黑脸琵鹭的特征。 展开更多
关键词 黑脸琵鹭 白琵鹭 白鹭 黄色斑块 浅水区
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基于多目标PSO混合优化的虚拟样本生成 被引量:4
11
作者 王丹丹 汤健 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期790-811,共22页
受限于检测技术难度、高时间与经济成本等原因,难测参数的软测量模型建模样本存在数量少、分布稀疏与不平衡等问题,严重制约了数据驱动模型的泛化性能.针对以上问题,提出一种基于多目标粒子群优化(Multi-objective particle swarm optim... 受限于检测技术难度、高时间与经济成本等原因,难测参数的软测量模型建模样本存在数量少、分布稀疏与不平衡等问题,严重制约了数据驱动模型的泛化性能.针对以上问题,提出一种基于多目标粒子群优化(Multi-objective particle swarm optimization, MOPSO)混合优化的虚拟样本生成(Virtual sample generation, VSG)方法.首先,设计综合学习粒子群优化算法的种群表征机制,使其能够同时编码用于连续变量和离散变量;然后,定义具有多阶段多目标特性的综合学习粒子群优化算法适应度函数,使其能够在确保模型泛化性能的同时最小化虚拟样本数量;最后,提出面向虚拟样本生成的多目标混合优化任务以改进综合学习粒子群优化算法,使其能够适应虚拟样本优选过程的变维特性并提高收敛速度.同时,首次借鉴度量学习提出用于评价虚拟样本质量的综合评价指标和分布相似指标.利用基准数据集和真实工业数据集验证了所提方法的有效性和优越性. 展开更多
关键词 小样本建模 虚拟样本生成 混合优化 多目标粒子群优化 分布相似度
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面向工业过程的图像生成及其应用研究综述 被引量:4
12
作者 汤健 郭海涛 +2 位作者 夏恒 王鼎 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期211-240,共30页
在面向工业过程的计算机视觉研究中,智能感知模型能否实际应用取决于其对复杂工业环境的适应能力.由于可利用的工业图像数据集存在分布不均、多样性不足和干扰严重等问题,如何生成符合多工况分布的期望训练集是提高感知模型性能的关键.... 在面向工业过程的计算机视觉研究中,智能感知模型能否实际应用取决于其对复杂工业环境的适应能力.由于可利用的工业图像数据集存在分布不均、多样性不足和干扰严重等问题,如何生成符合多工况分布的期望训练集是提高感知模型性能的关键.为解决上述问题,以城市固废焚烧(Municipal solid wastes incineration, MSWI)过程为背景,综述目前面向工业过程的图像生成及其应用研究,为进行面向工业图像的感知建模提供支撑.首先,梳理面向工业过程的图像生成定义和流程以及其应用需求;随后,分析在工业领域中具有潜在应用价值的图像生成算法;接着,从工业过程图像生成、生成图像评估和应用等视角进行现状综述;然后,对下一步研究方向进行讨论与分析;最后,对全文进行总结并指出未来挑战. 展开更多
关键词 工业过程 视觉感知 图像生成 生成图像评估与应用 城市固废焚烧
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面向复杂工业过程的虚拟样本生成综述 被引量:4
13
作者 汤健 崔璨麟 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期688-718,共31页
用于复杂工业过程难测运行指标和异常故障建模的样本具有量少稀缺、分布不平衡以及内涵机理知识匮乏等特性.虚拟样本生成(Virtual sample generation,VSG)作为扩充建模样本数量及其涵盖空间的技术,已成为解决上述问题的主要手段之一,但... 用于复杂工业过程难测运行指标和异常故障建模的样本具有量少稀缺、分布不平衡以及内涵机理知识匮乏等特性.虚拟样本生成(Virtual sample generation,VSG)作为扩充建模样本数量及其涵盖空间的技术,已成为解决上述问题的主要手段之一,但已有研究还存在缺乏理论支撑、分类准则与应用边界模糊等问题.本文在描述复杂工业过程难测运行指标和异常故障建模所存在问题的基础上,梳理虚拟样本定义及其内涵,给出面向工业过程回归与分类问题的VSG实现流程;接着,从样本覆盖区域、实现流程与推广应用等方向进行综述;然后,分析讨论VSG的下一步研究方向;最后,对全文进行总结并给出未来挑战. 展开更多
关键词 复杂工业过程 虚拟样本生成 数据驱动建模 样本覆盖区域
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城市固废焚烧智能算法测试与验证模块化半实物平台 被引量:1
14
作者 汤健 王天峥 +5 位作者 夏恒 崔璨麟 潘晓彤 郭海涛 王鼎 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2432-2461,共30页
城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)过程因工业现场的安全要求和控制系统的封闭特性导致离线研究的各类智能算法难以在线验证.此外,已有的实验室仿真平台难以模拟领域专家基于多模态数据进行智能感知、认知、决策... 城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)过程因工业现场的安全要求和控制系统的封闭特性导致离线研究的各类智能算法难以在线验证.此外,已有的实验室仿真平台难以模拟领域专家基于多模态数据进行智能感知、认知、决策和控制的工业实际.针对上述问题,首先,在综述现有面向工业过程的仿真平台研究现状和所面临挑战的基础上,描述面向MSWI过程智能算法测试与验证平台的需求,提出并构建由多模态历史数据驱动系统、安全隔离与优化控制系统和多入多出回路控制系统组成的模块化半实物平台.然后,在实验室环境中完成平台硬件搭建、工业软件开发、仿真功能实现和典型场景验证,并移植部分模块至工业现场进行应用.最后,总结与展望模块化半实物平台的研究方向. 展开更多
关键词 城市固废焚烧 多模态数据 算法测试与验证 模块化半实物平台 安全隔离 工业软件
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基于有效性分析的自组织模糊神经网络建模方法 被引量:1
15
作者 王雪峰 李文静 乔俊飞 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期463-469,共7页
提出了一种基于有效性分析的自组织模糊神经网络(self-organizingfuzzyneural network based on effectiveness analysis, SOEFNN)建模方法。首先,提出了一种针对模糊规则的有效性评价指标,利用样本与规则层输出之间的映射关系进行网络... 提出了一种基于有效性分析的自组织模糊神经网络(self-organizingfuzzyneural network based on effectiveness analysis, SOEFNN)建模方法。首先,提出了一种针对模糊规则的有效性评价指标,利用样本与规则层输出之间的映射关系进行网络模型的有效性分析,通过累积触发的方式实现相应模糊规则的增加或删减,使网络模型在能够处理复杂非线性问题的同时降低其冗余性,使模型更为紧凑。采用梯度下降算法对网络模型进行训练。然后,对所提出的SOEFNN模型进行非线性系统仿真实验和污水处理过程中的出水生化需氧量预测建模,并与其他自组织模糊神经网络模型进行对比。仿真结果表明,所提出的SOEFNN模型能够很好地实现结构和参数的自适应调整,并且具有较好的逼近能力。 展开更多
关键词 有效性分析 自组织模糊神经网络 梯度下降算法 网络建模
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基于注意力模块化神经网络的城市固废焚烧过程氮氧化物排放预测 被引量:2
16
作者 蒙西 王岩 +1 位作者 孙子健 乔俊飞 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期593-603,共11页
氮氧化物(nitrogen oxides,NO_(x))浓度的实时精准检测是实现脱硝过程闭环控制的前提,对提高城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程脱硝效率具有重要意义。为此,提出了一种基于注意力模块化神经网络(attention mod... 氮氧化物(nitrogen oxides,NO_(x))浓度的实时精准检测是实现脱硝过程闭环控制的前提,对提高城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程脱硝效率具有重要意义。为此,提出了一种基于注意力模块化神经网络(attention modular neural network,AMNN)的MSWI过程NO_(x)排放预测方法。首先,模拟脑网络“分而治之”处理复杂任务的特性,利用模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法将待预测任务划分为多个子任务,从而降低预测任务复杂度;其次,针对各子任务,设计一种自组织模糊神经网络(self-organizing fuzzy neural network,SOFNN)构建子模型,通过神经元增删机制和二阶学习算法提高子模型的学习效率和学习精度;然后,提出了一种基于注意力机制的子模型整合策略,进一步提高预测模型的泛化性能;最后,通过基准实验Mackey-Glass时间序列预测和北京某MSWI厂实际数据验证了AMNN的可行性和有效性。 展开更多
关键词 城市固废焚烧 模块化神经网络 注意力机制 NOx排放预测
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基于多元特征异构集成深度学习的图像识别模型及其应用 被引量:4
17
作者 汤健 田昊 +3 位作者 夏恒 王子轩 徐喆 韩红桂 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期27-37,共11页
随着城市矿产资源循环利用技术的不断发展,废旧手机回收已成为当前研究热点。受限于计算资源和数据资源的相对缺乏,目前基于线下智能回收装备的废旧手机识别精度难以达到实际应用。针对上述问题,提出一种基于多元特征异构集成深度学习... 随着城市矿产资源循环利用技术的不断发展,废旧手机回收已成为当前研究热点。受限于计算资源和数据资源的相对缺乏,目前基于线下智能回收装备的废旧手机识别精度难以达到实际应用。针对上述问题,提出一种基于多元特征异构集成深度学习的图像识别模型。首先,利用字符级文本检测算法(character region awareness for text detection,CRAFT)提取手机背部字符区域,再利用ImageNet预训练的VGG19模型作为图像特征嵌入模型,利用迁移学习理念提取待回收手机的局部字符特征和全局图像特征;然后,利用局部特征构建神经网络模式光学字符识别(optical character recognition,OCR)模型,利用全局和局部特征构建非神经网络模式深度森林分类(deep forest classification,DFC)模型;最后,将异构OCR和DFC识别模型输出的结果与向量组合后输入Softmax进行集成,基于权重向量得分最大准则获取最终识别结果。基于废旧手机回收装备的真实图像验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 废旧手机 图像识别 迁移学习 多元特征 OCR 深度森林 异构集成
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基于混合数据增强的MSWI过程燃烧状态识别 被引量:4
18
作者 郭海涛 汤健 +1 位作者 丁海旭 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期560-575,共16页
国内城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration, MSWI)过程通常依靠运行专家观察炉内火焰识别燃烧状态后再结合自身经验修正控制策略以维持稳定燃烧,存在智能化水平低、识别结果具有主观性与随意性等问题.由于MSWI过程的火焰图... 国内城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration, MSWI)过程通常依靠运行专家观察炉内火焰识别燃烧状态后再结合自身经验修正控制策略以维持稳定燃烧,存在智能化水平低、识别结果具有主观性与随意性等问题.由于MSWI过程的火焰图像具有强污染、多噪声等特性,并且存在异常工况数据较为稀缺等问题,导致传统目标识别方法难以适用.对此,提出一种基于混合数据增强的MSWI过程燃烧状态识别方法.首先,结合领域专家经验与焚烧炉排结构对燃烧状态进行标定;接着,设计由粗调和精调两级组成的深度卷积生成对抗网络(Deep convolutional generative adversarial network, DCGAN)以获取多工况火焰图像;然后,采用弗雷歇距离(Fréchet inception distance, FID)对生成式样本进行自适应选择;最后,通过非生成式数据增强对样本进行再次扩充,获得混合增强数据构建卷积神经网络以识别燃烧状态.基于某MSWI电厂实际运行数据实验,表明该方法有效地提高了识别网络的泛化性与鲁棒性,具有良好的识别精度. 展开更多
关键词 城市固废焚烧 深度卷积生成对抗网络 燃烧状态识别 非生成式数据增强 混合数据增强
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基于仿真机理和改进回归决策树的二噁英排放建模
19
作者 夏恒 汤健 +1 位作者 余文 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1601-1619,共19页
城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)过程是“世纪之毒”二噁英(Dioxin,DXN)的重要排放源之一.截止目前为止,DXN的演化机理和实时检测仍是尚未解决的难题.现有研究主要基于离线化验数据构建数据驱动模型,DXN的检测... 城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)过程是“世纪之毒”二噁英(Dioxin,DXN)的重要排放源之一.截止目前为止,DXN的演化机理和实时检测仍是尚未解决的难题.现有研究主要基于离线化验数据构建数据驱动模型,DXN的检测未有效结合燃烧过程机理.针对该问题,本文提出基于仿真机理和改进线性回归决策树(Linear regression decision tree,LRDT)的DXN排放建模.首先,采用基于床层固废燃烧模拟软件FLIC(Fluid dynamic incinerator code)和过程工程先进系统软件(Advanced system for process engineering Plus,Aspen Plus)耦合的数值仿真模型,获取蕴含多运行工况的虚拟机理数据;接着,利用虚拟机理数据构建基于改进LRDT的CO_(2)、CO和O_(2)燃烧状态表征变量模型;然后,以真实CO_(2)、CO、O_(2)作为输入和以DXN真值作为输出,构建多入单出LRDT的过程映射模型(Process mapping model,PMM),再利用该模型进行半监督学习和结构迁移得到机理映射模型1(Mechanism mapping models1,MMM1);最后,通过结构增量学习获得基于半监督迁移学习的MMM2模型.在实验室的半实物平台和北京某MSWI厂的边侧验证平台对所提方法进行了工业应用验证.实验结果证明了所提方法与研发的软测量系统可有效实现二噁英排放浓度在线检测. 展开更多
关键词 城市固废焚烧 二噁英 燃烧状态 数值仿真机理 线性回归决策树 半监督迁移学习
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融合自适应评判的随机系统数据驱动策略优化 被引量:2
20
作者 王鼎 王将宇 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期980-990,共11页
自适应评判技术已经广泛应用于求解复杂非线性系统的最优控制问题,但利用其求解离散时间非线性随机系统的无限时域最优控制问题还存在一定局限性.本文融合自适应评判技术,建立一种数据驱动的离散随机系统折扣最优调节方法.首先,针对宽... 自适应评判技术已经广泛应用于求解复杂非线性系统的最优控制问题,但利用其求解离散时间非线性随机系统的无限时域最优控制问题还存在一定局限性.本文融合自适应评判技术,建立一种数据驱动的离散随机系统折扣最优调节方法.首先,针对宽松假设下的非线性随机系统,研究带有折扣因子的无限时域最优控制问题.所提的随机系统Q-learning算法能够将初始的容许策略单调不增地优化至最优策略.基于数据驱动思想,随机系统Q-learning算法在不建立模型的情况下直接利用数据进行策略优化.其次,利用执行−评判神经网络方案,实现了随机系统Q-learning算法.最后,通过两个基准系统,验证本文提出的随机系统Q-learning算法的有效性. 展开更多
关键词 自适应评判设计 数据驱动 离散系统 神经网络 Q-LEARNING 随机最优控制
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