一种新型可变径管道机器人的结构设计与控制实现

基于ATmega128单片机的管道探测机器人系统,包括硬件系统设计以及软件程序实现。为满足不同工业环境的需要,设计了无线与RS485总线两套通信方案进行人机交互控制系统与单片机的通信。独特的变径结构可以让机器人适应不同管径的管道,配合高效的电池切换算法,可以使其更好的适应工业环境。为了观察管道内部信息,安装了一个可360°旋转的摄像头,将管道内部画面实时传送给上位机。     

基于多约束DTW的MPCA间歇过程监测方法

针对间歇过程固有的批次不等长问题,也为了克服传统解决批次间同步问题方法存在的数据浪费、扭曲原始过程变量的自相关及交叉相关关系的严重缺陷,提出基于多约束的动态时间规整(dynamic time warping,DTW)方法,按照轨迹中点与点的模式进行动态匹配解决的同步问题.同时,引入了全局路径限制和失真度阈值限制对DTW方法进行改进,解决了传统DTW方法长时间运行造成的故障监测严重滞后的问题,同时克服了其处理过程的复杂性与其离线性导致其实际应用的困难.用多向主元分析(multiway principal component analysis,MPCA)方法将多约束DTW处理过的数据进行建模.将该方法应用到青霉素发酵过程仿真实验中,结果表明:该方法能够快速准确地对不等长批次进行规整,与传统方法相比,故障的误报率、漏报率明显降低.     

高精度实时语义分割算法框架: 多通道深度加权聚合网络

近年来随着深度学习技术的不断发展,涌现出各种基于深度学习的语义分割算法,然而绝大部分分割算法都无法实现推理速度和语义分割精度的兼得.针对此问题,提出一种多通道深度加权聚合网络(MCDWA_Net)的实时语义分割框架.\:该方法首先引入多通道思想,构建一种3通道语义表征模型,3通道结构分别用于提取图像的3类互补语义信息:低级语义通道输出图像中物体的边缘、颜色、结构等局部特征;辅助语义通道提取介于低级语义和高级语义的过渡信息,并实现对高级语义通道的多层反馈;高级语义通道获取图像中上下文逻辑关系及类别语义信息.\:之后,设计一种3类语义特征加权聚合模块,用于输出更完整的全局语义描述.\:最后,引入一种增强训练机制,实现训练阶段的特征增强,进而改善训练速度.\:实验结果表明,所提出方法在复杂场景中进行语义分割不仅有较快的推理速度,且有很高的分割精度,能够实现语义分割速度与精度的均衡.     

基于批次图像化的卷积自编码故障监测方法

针对间歇过程的非线性、多阶段性等特点及其三维数据形式,提出基于批次图像化的卷积自编码故障监测方法.首先,将每个批次数据看作一个灰度图,每个批次中数据变化可以看作图片的纹理变化,利用卷积自编码器(convolutional autoencoder,CAE)直接对间歇过程三维数据进行特征提取,避免三维数据展开成二维时导致的信息丢失,无需分阶段充分考虑批次全局信息,有效提取过程变量相关关系的动态变化;同时,利用卷积操作提取局部特征信息,自编码网络可以解决非线性问题,实现特征的无监督学习;然后,使用一类支持向量机(one-class support vector method, OCSVM)描述特征分布,构造新的统计量,确定控制限,实现故障监测;最后,通过将该方法应用到Pensim仿真平台及重组人粒细胞集落刺激因子发酵的实际生产数据,验证所提方法的准确性和有效性.     

一种基于改进MPCA的间歇过程监控与故障诊断方法

针对基于不同展开方式的多向主元分析(MPCA)方法在线应用时各自存在的缺陷,提出一种改进的基于变量展开的MPCA方法,实现间歇过程的在线监控与故障诊断。该方法采用随时间更新的主元协方差代替固定的主元协方差进行T²统计量的计算,充分考虑了主元得分向量的动态特性;同时引入主元显著相关变量残差统计量,避免SPE统计量的保守性,且该统计量能提供更详细的过程变化信息,对正常工况改变或过程故障引起的T²监控图变化有一定的识别能力;最后提出一种随时间变化的贡献图计算方法用于在线故障诊断。该方法和MPCA方法的监控性能在一个青霉素发酵仿真系统上进行了比较。仿真结果表明：该方法具有较好的监控性能,能及时检测出过程存在的故障,且具有一定的故障识别和诊断能力。     

基于增强型形态学滤波的风电机组轴承故障诊断方法

风电机组滚动轴承振动信号微弱故障特征易被背景噪声和其他频率干扰,提取难度较大.针对此类问题,提出一种增强型的形态学滤波及故障诊断方法.算法构造了一种新的形态学综合顶帽变换(morphological comprehen-sive filter-hat transform,MCFHT),将其用于强背景噪声下目标信号的故障...     

风电机组健康状态预测中异常数据在线清洗

风电机组数据采集与监视控制系统(SCADA)运行数据中含有大量异常数据,对风电机组健康状态预测影响严重,为此针对实测风速-功率、转速-功率数据,提出一种异常数据在线清洗方法.由于机组性能退化过程中数据特征趋于复杂,基于经验Copula-互信息(ECMI)选择关键特征参量作为数据清洗对象,并基于Copula建立置信等效功...     

基于小波PLS的风电功率预测

风电场输出功率预测对接入大量风电的电力系统运行具有重要意义。针对风电的间歇性和波动性,以及传统物理方法预测精度低,提出了物理方法和小波PLS相结合的风电功率预测算法。该方法可较好地实现数据去噪和样本预处理,并可对输入因素进行成分提取,对因变量有较好的解释能力,且有利于提高风电功率的预测精度。最后通过某风场的实际运行数据对该算法进行了验证,将其他预测模型的预测结果与物理方法和小波PLS的组合预测结果进行了对比,结果表明文章预测法方精度更高,效果更好。     

基于AVMD和谱相关分析的风电机组轴承故障诊断

针对传统时频分析方法分解不准确、效率低下的问题,提出一种改进的自适应变分模态分解(AVMD)方法,该方法预先使用短时傅里叶变换预估模态数量,并对原始信号频谱与分量叠加频谱进行谱相关分析筛选最优惩罚因子,提高变分模态分解(VMD)的精确性,与经验模态分解(EMD)、聚合经验模态分解(EEMD)、小波变换相比,该方法分解速度快、准确度高。之后,结合AVMD和谱相关分析提出一种新的滚动轴承故障诊断方法,该方法首先采用AVMD将已知故障信号分解成若干本征模态,并使用主要成分分析(PCA)降维去噪后构成故障模型库;然后对新采集的检测信号进行相同处理得到检测特征向量;最后将检测向量和故障库故障库特征向量分别进行频域内谱相关性分析和判别,实现故障诊断。使用西储大学实验台轴承数据和实际风场采集数据对该方法进行验证,诊断结果表明该方法相比于传统方法,识别率有明显提高。     

基于核二次互信息的发酵过程质量预测模型

为提高对发酵过程中质量变量的预测精度,解决发酵数据非线性的问题,提出一种基于核二次互信息回归的质量预测模型.将非线性过程数据核映射至高维特征空间,使其线性可分;基于高维特征空间,使用Renyi二次熵与二次互信息定义目标函数提取过程特征,建立过程特征与质量变量间的回归模型;二次互信息可衡量变量间的非线性关系.仿真实验及大...