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融合特征差异化的小样本钢轨表面缺陷检测
1
作者
段嘉敏
孔玲爽
+2 位作者
刘建华
王忠美
刘丽丽
《仪表技术与传感器》
北大核心
2025年第3期100-107,115,共9页
针对铁路钢轨表面背景变化大、噪声干扰强和有效缺陷样本难以大量获取的问题,提出融合特征差异化的小样本钢轨表面缺陷检测模型。首先,将有限样本通过数据增强策略进行有效扩充,缓解训练过拟合问题;其次,在编码器输入端增加正常样本以...
针对铁路钢轨表面背景变化大、噪声干扰强和有效缺陷样本难以大量获取的问题,提出融合特征差异化的小样本钢轨表面缺陷检测模型。首先,将有限样本通过数据增强策略进行有效扩充,缓解训练过拟合问题;其次,在编码器输入端增加正常样本以提供差异化对比参考基准;在解码器和编码器之间引入多尺度协调注意力特征融合模块,融合双输入样本的映射关系并加速模型训练;然后,构造相似性阈值损失函数,减少噪声干扰并提高检测稳定性;最后,通过现场采集和公开的RSDDs钢轨数据集对所提模型进行验证与分析。结果表明:在20张钢轨缺陷样本下,该模型的最大平均精度均值达到77.4%,相比先进模型MemSeg、DeepLabV3+和YOLOv5s-Seg分别提升19.0%、21.2%和10.8%;在减少至5张钢轨缺陷样本下,该模型同比先进模型仍保持最优检测效果,验证了该模型的鲁棒性和数据增强策略的有效性。
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关键词
缺陷检测
二值分割
小样本
数据增强
注意力机制
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职称材料
基于参数在线辨识的PMSM鲁棒预测电流控制
2
作者
粟慧龙
汤梦姣
程翔
《组合机床与自动化加工技术》
北大核心
2023年第9期92-96,101,共6页
针对永磁同步电机(PMSM)系统中模型参数失配和一拍延时导致电流响应精度下降的问题,提出了一种新型鲁棒无差拍预测电流控制(NR-DPCC)方法。首先,建立了PMSM的预测电流控制模型,详细分析了各电磁参数对常规DPCC的敏感性。其次,采用Adalin...
针对永磁同步电机(PMSM)系统中模型参数失配和一拍延时导致电流响应精度下降的问题,提出了一种新型鲁棒无差拍预测电流控制(NR-DPCC)方法。首先,建立了PMSM的预测电流控制模型,详细分析了各电磁参数对常规DPCC的敏感性。其次,采用Adaline神经网络的方法设计了电感和磁链参数辨识器;在此基础上,提出了一种应用于电机系统的变步长神经网络权值调整算法;最后,基于在线辨识的参数值和电流预测值,提出了NR-DPCC方法,并通过RT-Lab硬件在环仿真实验平台进行了验证。研究结果表明,相较于常规DPCC方法,所提方法不仅能够精确的在线跟踪电机的参数变化,而且有效的提高了电流响应精度。
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关键词
永磁同步电机
预测电流控制
参数在线辨识
模型参数失配
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职称材料
非均衡数据下基于注意力网络和代价敏感学习的轨面状态识别
3
作者
于惠钧
张锦圣
+3 位作者
刘建华
彭慈兵
刘丽丽
龚事引
《科学技术与工程》
北大核心
2024年第5期1972-1979,共8页
准确识别轨面状态,可为列车牵引/制动性能提升提供关键依据。重点针对传统代价敏感学习应用在非均衡轨面状态识别中存在的同类别样本重要性不同和多数类精度下降等问题,提出一种基于注意力网络和代价敏感学习的轨面状态识别方法。该法...
准确识别轨面状态,可为列车牵引/制动性能提升提供关键依据。重点针对传统代价敏感学习应用在非均衡轨面状态识别中存在的同类别样本重要性不同和多数类精度下降等问题,提出一种基于注意力网络和代价敏感学习的轨面状态识别方法。该法首先利用迁移学习思想将均衡数据集的特征迁移到非均衡轨面状态数据集,减轻少数类样本误分类影响;其次在骨干网络ResNet18中引入卷积注意力机制模块,增强网络对目标区域的特征学习能力和全局特征信息的感知性能,调整优化网络权重参数;最后构造依据轨面状态样本重要性大小的自适应加权平衡损失函数,降低决策边界对困难样本中多数类的过拟合,获得更加平滑的决策边界。非均衡数据下的实验结果表明,在3种非均衡比下,所提方法的准确率和召回率分别达到96.00%、90.67%、86.33%,与目前常用的方法Focal相比,分别提升了7.00%、2.34%、3.00%。此外,该方法在提高少数类召回率的同时可有效维持多数类的召回率,并且降低了网络训练时间成本。
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关键词
轨面状态识别
非均衡数据
代价敏感学习
注意力机制
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职称材料
题名
融合特征差异化的小样本钢轨表面缺陷检测
1
作者
段嘉敏
孔玲爽
刘建华
王忠美
刘丽丽
机构
湖南
工业大学轨道交通
学院
长沙
学院
电子信息与电气工程
学院
湖南铁道职业技术学院智能控制学院
出处
《仪表技术与传感器》
北大核心
2025年第3期100-107,115,共9页
基金
国家重点研发项目(2021YFF0501101)
国家自然科学基金(52272347)
+1 种基金
湖南省教育厅科学研究项目(22A0391)
湖南省自然科学基金(2022JJ50095)。
文摘
针对铁路钢轨表面背景变化大、噪声干扰强和有效缺陷样本难以大量获取的问题,提出融合特征差异化的小样本钢轨表面缺陷检测模型。首先,将有限样本通过数据增强策略进行有效扩充,缓解训练过拟合问题;其次,在编码器输入端增加正常样本以提供差异化对比参考基准;在解码器和编码器之间引入多尺度协调注意力特征融合模块,融合双输入样本的映射关系并加速模型训练;然后,构造相似性阈值损失函数,减少噪声干扰并提高检测稳定性;最后,通过现场采集和公开的RSDDs钢轨数据集对所提模型进行验证与分析。结果表明:在20张钢轨缺陷样本下,该模型的最大平均精度均值达到77.4%,相比先进模型MemSeg、DeepLabV3+和YOLOv5s-Seg分别提升19.0%、21.2%和10.8%;在减少至5张钢轨缺陷样本下,该模型同比先进模型仍保持最优检测效果,验证了该模型的鲁棒性和数据增强策略的有效性。
关键词
缺陷检测
二值分割
小样本
数据增强
注意力机制
Keywords
defect detection
binary segmentation
few shot
data augmentation
attention mechanisms
分类号
TP18 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
U216 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
基于参数在线辨识的PMSM鲁棒预测电流控制
2
作者
粟慧龙
汤梦姣
程翔
机构
湖南铁道职业技术学院智能控制学院
出处
《组合机床与自动化加工技术》
北大核心
2023年第9期92-96,101,共6页
基金
教育部高等学校科学研究发展中心专项课题项目(ZJXF2022060)
湖南省教育厅科学研究项目(22C1102,21C1295)
湖南省自然科学基金资助项目(2023JJ6004,2023JJ60232)。
文摘
针对永磁同步电机(PMSM)系统中模型参数失配和一拍延时导致电流响应精度下降的问题,提出了一种新型鲁棒无差拍预测电流控制(NR-DPCC)方法。首先,建立了PMSM的预测电流控制模型,详细分析了各电磁参数对常规DPCC的敏感性。其次,采用Adaline神经网络的方法设计了电感和磁链参数辨识器;在此基础上,提出了一种应用于电机系统的变步长神经网络权值调整算法;最后,基于在线辨识的参数值和电流预测值,提出了NR-DPCC方法,并通过RT-Lab硬件在环仿真实验平台进行了验证。研究结果表明,相较于常规DPCC方法,所提方法不仅能够精确的在线跟踪电机的参数变化,而且有效的提高了电流响应精度。
关键词
永磁同步电机
预测电流控制
参数在线辨识
模型参数失配
Keywords
permanent magnet synchronous motor
predictive current control
parameter online identification
model parameter mismatch
分类号
TH165 [机械工程—机械制造及自动化]
TG659 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
非均衡数据下基于注意力网络和代价敏感学习的轨面状态识别
3
作者
于惠钧
张锦圣
刘建华
彭慈兵
刘丽丽
龚事引
机构
湖南
工业大学轨道交通
学院
湖南铁道职业技术学院智能控制学院
湖南
铁路科技
职业
技术
学院
铁道
供电与电气
学院
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2024年第5期1972-1979,共8页
基金
国家重点研发项目(2021YFF0501101)
国家自然科学基金(52272347)
+1 种基金
湖南省教育厅科学研究重点项目(20A162)
湖南省自然科学基金(2021JJ30217,2022JJ50095)。
文摘
准确识别轨面状态,可为列车牵引/制动性能提升提供关键依据。重点针对传统代价敏感学习应用在非均衡轨面状态识别中存在的同类别样本重要性不同和多数类精度下降等问题,提出一种基于注意力网络和代价敏感学习的轨面状态识别方法。该法首先利用迁移学习思想将均衡数据集的特征迁移到非均衡轨面状态数据集,减轻少数类样本误分类影响;其次在骨干网络ResNet18中引入卷积注意力机制模块,增强网络对目标区域的特征学习能力和全局特征信息的感知性能,调整优化网络权重参数;最后构造依据轨面状态样本重要性大小的自适应加权平衡损失函数,降低决策边界对困难样本中多数类的过拟合,获得更加平滑的决策边界。非均衡数据下的实验结果表明,在3种非均衡比下,所提方法的准确率和召回率分别达到96.00%、90.67%、86.33%,与目前常用的方法Focal相比,分别提升了7.00%、2.34%、3.00%。此外,该方法在提高少数类召回率的同时可有效维持多数类的召回率,并且降低了网络训练时间成本。
关键词
轨面状态识别
非均衡数据
代价敏感学习
注意力机制
Keywords
rail surface state recognition
imbalanced data
cost-sensitive learning
attention mechanism
分类号
TP391.4 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
融合特征差异化的小样本钢轨表面缺陷检测
段嘉敏
孔玲爽
刘建华
王忠美
刘丽丽
《仪表技术与传感器》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于参数在线辨识的PMSM鲁棒预测电流控制
粟慧龙
汤梦姣
程翔
《组合机床与自动化加工技术》
北大核心
2023
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
非均衡数据下基于注意力网络和代价敏感学习的轨面状态识别
于惠钧
张锦圣
刘建华
彭慈兵
刘丽丽
龚事引
《科学技术与工程》
北大核心
2024
0
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职称材料
已选择
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