基于ROLS算法的递归RBF神经网络结构设计

针对递归RBF神经网络结构难以自适应问题,提出一种基于递归正交最小二乘（recursive orthogonal least squares,ROLS）算法的结构设计方法。首先,利用ROLS算法来计算隐含层神经元的独立贡献度和损失函数,以此判断增加或归为不活跃组的神经元,同时调整神经网络的拓扑结构,并且利用奇异值分解（singular value decomposition,SVD）决定最佳的隐含层神经元个数,以此来删除不活跃组中相对不活跃的神经元,有效地解决了递归RBF神经网络结构冗余和难以自适应问题。其次,利用梯度下降算法更新递归RBF神经网络的参数来保证神经网络的精度。最后,通过对Mackey-Glass时间序列预测、非线性系统辨识和污水处理过程中关键水质参数动态建模,证明了该结构设计方法的可行性和有效性。     

基于改进集合经验模态分解和深度信念网络的出水总磷预测

出水总磷的准确预测对于城市污水处理厂的高效、稳定的运行至关重要。文中针对城市污水处理过程中出水总磷难以预测的问题,提出一种基于改进集合经验模态分解（modified ensemble empirical mode decomposition, MEEMD）和深度信念网络（deep belief network, DBN）的出水总磷预测方法。首先,设计一种MEEMD算法对城市污水处理过程出水总磷数据信号进行分解,获取多个本征模态函数（intrinsic mode function, IMF）组合;然后,建立一种基于模拟退火（simulated annealing, SA）算法的深度信念网络预测模型,通过优化的模型结构对分解后得到的每个IMF分量进行有效预测;最后,通过大气CO₂浓度预测和城市污水处理出水总磷预测验证了所提出方法的有效性。     

MEMS-INS室内行人定位三维地图匹配算法

提高基于微机械(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)的室内行人三维定位精度一直是一个研究热点和难点,其中器件误差是影响MEMS-INS精度的一个棘手问题.由于器件误差产生的机理十分复杂,采用现有的修正技术无...     

基于UKF的增长型模糊神经网络设计

为了实现模糊神经网络结构和参数的同时调整,提出一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的增长型模糊神经网络(UKF-GFNN).首先,利用UKF对模糊神经网络的参数进行调整;然后,设计一种基于隐含层神经元输出强度的模糊规则增长机制,实现模糊神经网络的结构增长;最后,将所提出的增长型模糊神经网络应用于非线性系统建模.实验结果显示,基于UKF的增长型模糊神经网络能够实现结构和参数的自校正,并且具有较高的建模精度.     

一种回声状态网络的权值初始化方法

为了避免奇异解,提高网络性能,给出一种回声状态网络的权值初始化方法(WIESN).利用柯西不等式和线性代数确定优化的初始权值的范围与输入维数、储备池维数、输入变量和储备池状态相关,从而确保神经元的输出位于sigmoid函数的激活区域.实验结果表明,权值初始化方法的精度和训练时间要优于随机初始化方法,且相比于训练时间,权值初始化的时间是可以忽略不计的.     

室内场景下实时地三维语义地图构建

移动机器人自主建图是完成智能行为的前提。为提高机器人智能水平和直观的用户交互,地图需要扩展超出几何和外观信息的语义信息。研究了将基于深度残差网络(DRN)的像素级图像语义分割和三维同时定位与建图(SLAM)相融合的三维语义地图构建方法。首先,采用一种联合中值滤波算法进行深度图像的修复,使用改进的迭代最近点(ICP)算法得到相机估计位姿以及基于随机蕨类的闭环检测构建出三维环境地图;其次,采用优化的深度残差网络对输入的图像实现较精准的像素语义级别的预测与分割;最后,采用贝叶斯更新方法,渐进式的将图像分割获取的语义分类标签迁移到重建的室内三维模型中,获得完整的三维语义地图。实验表明,所设计的方法可以在实际的、复杂环境下实时地构建语义地图。     

基于自适应模拟退火的变频正弦混沌神经网络

针对变频正弦混沌神经网络寻优精度与收敛速度无法兼顾的问题,通过分析暂态混沌神经网络的优化机制和现有的退火策略,提出了一种基于自适应模拟退火策略的变频正弦混沌神经网络模型.该模型可以根据混沌神经元的Lyapunov指数来确定合适的自反馈连接权值.给出了混沌神经元的倒分岔图、Lyapunov指数及不同退火函数的时间演化图,证明了自适应模拟退火策略能够自主选择合适的退火速度,更有效的利用混沌全局搜索能力,并加快非混沌态的演化时间.为了证明该模型的有效性,将其应用于函数优化和组合优化问题中.仿真实验表明：（1）对于该模型退火速度的选择,自适应模拟退火策略比现有的几种退火方法更具有灵活性和适应性;（2）该模型在寻优精度和速度上比暂态混沌神经网络及其他改进模型具有更好的兼顾性.     

轮椅机器人异构主从臂关节空间中的运动映射研究

轮椅机器人系统是一种用于帮助有肢体运动困难的老年人/残疾人完成各种日常生活操作的辅助机器人,研究异构主从臂之间的运动映射算法有助于提高此类机器人系统控制操作的便捷性和直观性.本文以人手臂作为通用主臂,异构的7DOF机械臂作为从臂,采用穿戴式人体运动运动捕捉系统获取人手臂的关节运动数据,然后根据从机械臂的构型特征将其关节分为肩、肘、腕3组,研究在关节空间中由主臂到从臂的运动映射算法以及从臂的自主避障算法,最终实现符合操作者日常习惯的异构从臂运动控制.本算法具有如下两个突出的优点：（1）老年人/残疾人可以根据生活直觉和日常习惯来控制机械从臂的运动,操作疲劳程度和出错率得到显著降低;（2）轮椅机器人在家庭等非结构化和受限空间中作业时的自身安全性得到显著提高.上述优点对于轮椅机器人系统在助老助残中的应用具有非常重要的意义.     

基于跨尺度特征融合的泵站安全帽检测方法

为应对泵站场景下设备和人员之间目标被遮挡及远距离小目标对泵站重点区域安全帽佩戴自动监管带来的挑战,提出了一种融合注意力机制和跨尺度特征融合的安全帽佩戴检测算法,以克服在远距离、有遮挡场景下安全帽检测准确度低的问题。通过采集泵站监控视频数据构建泵站场景安全帽数据集,在特征提取网络中加入注意力机制模块,使得模型更关注于小目标的通道信息;同时增加检测层使得特征融合时能结合多级特征,并使用柔和非极大值抑制(Soft Non-Manimum Suppression, Soft-NMS)和完全交并比(Complete Intersection over Union, CIoU)算法进行改进以减少遮挡目标漏检情况。在自建数据集进行试验,结果表明改进后的算法平均准确率达到93.5%,与其他目标检测算法相比精度均有所提升,证明该方法在泵站重点区域场景安全帽检测任务中具有良好的性能。     

微粉生产过程中磨机进出口温度多目标优化

微粉是钢铁废渣经过研磨后所形成的一种粉末,是一种高效且环保的建筑材料添加剂.在微粉生产过程中磨机进出口温度之间存在正相关的关系,但在正常工况下进口温度的升高将有助于提高产量,而出口温度的降低却有利于保证生产的安全性,因此温度设定值的求解将是一个多目标优化问题,较难获得最优值.从实际生产工况出发,采用非支配排序遗传算法II、多目标粒子群优化算法和多目标灰狼优化算法多种多目标优化算法求解此问题,并进行对比分析获得最优可行解集.优化后得到的解集能更好的为温度的设定提供参考,从而提升产量与生产的安全.