当期目录

2022年 第35卷 第9期 刊出日期：2022-09-15

  

一种改进的AGV障碍物检测方法

杨莹莹,刘翔,石蕴玉

2022, 35(9):  1-6.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.001

摘要 ( 236 )   HTML ( 15 )   PDF (1193KB) ( 43 )  

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针对智能工厂中AGV障碍物检测算法在不均匀光照、背景纹理等干扰下表现效果不佳的问题,文中提出了一种改进的Canny算子的障碍物检测方法。该方法从颜色空间、滤波方式、梯度方向以及自适应阈值角度实现了AGV对障碍物检测的优化。通过Lab颜色空间转换,提取其b分量后进行滤波处理。将改进的中值滤波与双边滤波融合,代替传统的Canny算子中的高斯滤波,在实现降噪的同时减少边缘细节的丢失,并且提高了算法的速度。通过增加梯度方向来增强边缘信息,使用最大类间方差法获取自适应阈值。实验结果表明,文中所提出的方法在降低噪声干扰的同时能够提高边缘检测的精确性,实现了对障碍物的稳定检测。

基于粒子群算法的主动配电网多目标优化调度

史振利,魏业文

2022, 35(9):  7-14.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.002

摘要 ( 361 )   HTML ( 9 )   PDF (1041KB) ( 63 )  

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随着分布式可再生能源的大规模并网,传统配电网也由单一潮流逐渐发展为复杂的双向潮流。针对主动配电网技术中传统调度方式无法直接应用的问题,文中从智能算法和优化模型两个方面探索改进措施。在考虑“源网荷储”关联性的基础上,以提升削峰填谷效果、提高配电网经济性以及减少配电网网损为目标,对风光出力情况进行预测,提升了数据有效性,建立了两阶段双层联合优化调度模型。文中分析了传统粒子群算法的优劣势,提出采用改进的HE-MOPSO算法对模型进行求解。求解ZDT1~4测试函数并采用扩展的IEEE33节点进行仿真验算,结果分析证明了改进算法及模型的优越性。

基于改进差分进化算法的光伏最大功率点跟踪

葛传九,武鹏,金俊喆,董祥祥,楼琦凯

2022, 35(9):  15-21.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.003

摘要 ( 137 )   HTML ( 3 )   PDF (1023KB) ( 31 )  

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在光伏最大功率点跟踪算法中,传统算法收敛会产生陷入局部极值的问题,而智能算法收敛较慢,且在收敛过程中可能产生大幅度电压振荡。针对上述问题,文中提出了相应的改进策略。在粒子群算法迭代过程中,通过增加粒子种群的个体排序来抑制大幅度电压振荡,消除较差适应值粒子对速度更新的影响,同时结合差分进化算法中种群更新时的竞争关系来提高收敛速度。采用单峰值及多峰值算例对所提策略进行仿真实验,得到的光伏最大功率分别为60 W和122 W。仿真结果表明,相较于粒子群算法和差分进化算法,文中所提算法的收敛速度分别提升了52.22%和61.60%,追踪过程的中期电压波动幅度分别减少了15%和30%。

基于自适应VSG控制的光伏并网系统

孙思男,郝正航

2022, 35(9):  22-29.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.004

摘要 ( 374 )   HTML ( 2 )   PDF (998KB) ( 35 )  

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在传统VSG控制中,将同步发电机的转动惯量和阻尼系数引入光伏逆变器,会导致光伏并网系统动态调节能力欠佳。针对这一问题,文中提出一种改进VSG控制策略。通过变换器数学模型讨论功角与有功功率的关系和转子角频率振荡周期的暂态过程,给出转动惯量和阻尼系数的选取原则,并分析转动惯量与角频率变化率以及阻尼系数与角频率变化量之间的关系,引出自适应VSG控制下的光伏并网改进策略。仿真结果表明,基于自适应VSG控制策略的光伏并网系统动态响应良好,体现了改进策略的有效性和优越性。

融合目标速度变化机制的视频摘要生成模型

牛嘉丰,石蕴玉,刘翔,李任斯

2022, 35(9):  30-36.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.005

摘要 ( 162 )   HTML ( 2 )   PDF (1950KB) ( 17 )  

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视频摘要是监控视频浏览和存储的有效技术。在压缩比的限制下,现有的视频摘要生成方法容易导致重排目标碰撞和时序错乱。针对该问题,文中提出一种融合目标速度变化机制的视频摘要生成模型。在目标重排的能量函数中,除目标起始位置变量之外还加入了目标速度变量,从而能够同时改变目标的起始位置和速度,避免碰撞和时序错乱问题。随后使用马尔科夫链蒙特卡罗随机采样算法求解能量函数的最优值,得到了目标重排方案的最优解。实验表明,在压缩率相同的情况下,相较于其他方法,该模型生成的摘要视频中的目标碰撞和时序错乱的问题较少。

基于机器视觉的轨道交通自动测距研究

毕嘉桢,沈拓,张轩雄

2022, 35(9):  37-43.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.006

摘要 ( 333 )   HTML ( 8 )   PDF (1587KB) ( 43 )  

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行驶中的两辆列车之间保持安全距离是避免列车追尾事故发生的重要条件。由于机器视觉获得的图像数据信息丰富,可以根据采集到的图像进行多方面的集成检测,所以文中提出了一种基于机器视觉的列车测距方法。该方法以列车两条轨道不变的间距(1 435 mm)作为基准来推算列车之间距离。利用卷积神经网络对单目相机采集到的图像进行处理和分析,提取所需的轨道特征,再基于已有的小孔成像原理推导出世界坐标系与像素坐标系之间的映射关系,从而优化列车之间距离的计算式。实验结果表明,测距系统的误差率<6%,并且系统测量时间在40 ms之内,说明该方法实现了将测距与在图像中获取其他信息的有效融合与集成,可用于对列车制动距离进行判断。

异构多核SoC处理器内部存储架构优化

张玄,张多利,宋宇鲲

2022, 35(9):  44-51.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.007

摘要 ( 268 )   HTML ( 7 )   PDF (1675KB) ( 43 )  

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异构多核技术的发展使微处理器的性能有了较大提升,而处理器与外部存储器之间的带宽差异限制了处理器的性能发挥,“存储墙”问题日益严重。针对一种用于高密度计算的异构多核SoC系统,文中提出了一套存储设计方案。该方案通过复用一些长时间闲置的本地空闲存储资源作为二级共享缓存来增加访存带宽,减少访问外部存储频率。分布式高速共享二级缓存结合多路并行访问外部存储的层次化存储结构,缓解了系统处理数据与外部存储器间的速度差异,提高了数据的存取效率,优化了系统的性能。综合资源消耗和计算效率,文中所提设计相比普通二级缓存节约了69.36%的片上SRAM资源,相比无缓存结构提高了41.2%的加速比,整体任务计算时间平均减少了约40.6%。

基于三维镜框建模的眼镜虚拟试戴系统

章锌栋,付东翔

2022, 35(9):  52-57.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.008

摘要 ( 487 )   HTML ( 18 )   PDF (1493KB) ( 66 )  

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在虚拟试戴系统中,虚拟眼镜需要精确地叠加到人脸图像上,这决定了虚拟试戴系统的体验感,其中的关键技术在于构建真实的眼镜模型以及快速准确地估计图像中人脸的三维空间姿态。针对该要求,文中提出了将三维镜框建模与基于人脸特征检测的头部空间姿态估计相结合的虚拟试戴技术,并实现了一个虚拟试戴系统。首先采用ERT级联回归定位人脸图像面部特征点;然后通过VTK可视化工具构建三维镜框,根据人脸特征点的信息和头部的旋转信息将处理后的镜框图像准确融合到人脸图像上;最后使用AFLW人脸数据库检验姿态估计的精确度。结果表明,该算法精度高、速度快,其在大角度、背景干扰物较多、光线条件差等复杂情况下仍能快速准确地实现三维多角度虚拟试戴,效果自然逼真,基本满足虚拟试戴技术的要求。

移动边缘计算环境下基于移动感知的工作流调度算法

魏泽丰,周元元

2022, 35(9):  58-64.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.009

摘要 ( 145 )   HTML ( 5 )   PDF (1389KB) ( 33 )  

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移动边缘计算环境下,用户可将本地的计算密集型任务卸载至边缘服务器,从而缩短工作流的完工时间并节省设备能耗。然而,许多研究忽略了用户移动导致的网络连接变化对工作流调度的影响。针对现有算法中存在的卸载不合理问题,文中提出了基于移动感知的工作流调度算法MaWS。该算法通过预测用户移动轨迹得出未来可通信的基站集合,并融入遗传算法,制定合理的任务执行顺序和执行位置。仿真结果表明,相比HEFT和Greedy等算法,MaWS算法能够有效缩短10%~15%的工作流完工时间并降低8%~13%的设备能耗,为移动边缘计算下的工作流调度提出一种有效方案。

基于自适应模糊神经网络的感应电机矢量控制

金爱娟,邵飞旋,严紫光

2022, 35(9):  65-73.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.010

摘要 ( 209 )   HTML ( 2 )   PDF (1336KB) ( 38 )  

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感应电机在传统PI控制中,参数固定且容易超调。针对该问题,文中研究了一种基于自适应模糊神经网络PI控制与全阶自适应观测器的感应电机矢量控制方案。根据感应电机数学模型建立了全阶自适应观测器的模型,采用Lyapunov稳定性理论对其进行了稳定性分析设计,并推导了转速自适应律。电机速度外环PI由自适应模糊神经网络推理系统在线整定优化,与传统控制方案相比,该方法易于实现,能够有效提高控制精准性,抑制外部扰动,节省了传感器成本。MATLAB/Simulink仿真实验表明,所提方案不仅改善了无速度传感器感应电机矢量控制系统的动态性能,还减小了外部负载扰动等情况的影响,提高了系统的自适应性和鲁棒性。

基于ABAQUS的MAG焊接温度场数值模拟与热循环分析

明灿,马春伟

2022, 35(9):  74-78.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.011

摘要 ( 697 )   HTML ( 6 )   PDF (2551KB) ( 62 )  

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为了控制MAG焊接的生产成本,给MAG焊接过程提供精确的技术支持,文中采用有限元软件来模拟计算焊接的过程。基于ABAQUS有限元分析软件,对8 mm厚Q235的MAG温度场进行了数值模拟计算,模拟焊接热源的加载过程,并对各阶段的温度场以及垂直和平行于焊缝附近各点的焊接热循环规律进行了分析。通过模拟计算焊接板材的热学性能可知,温度场呈现为稳态特征,焊接热循环稳定,远离焊缝距离的峰值温度出现时间略有延迟,且温度下降梯度随之减小,数值模拟结果与焊接温度场的实际变化情况吻合良好。

基于BP神经网络建立二次润叶工艺参数的预测模型

周永长,黄亚宇

2022, 35(9):  79-86.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.012

摘要 ( 145 )   HTML ( 4 )   PDF (1054KB) ( 39 )  

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文中研究了在打叶复烤的二次润叶过程中,热风润叶机的工艺参数设置对出口叶片质量指标的影响,并建立相应预测模型。根据二次润叶特色工艺数据的特征,建立了BP神经网络预测模型。调用目前流行的神经网络编写框架TensorFlow的高级API接口搭架神经网络结构,逐步优化神经网络结构中的激活函数、优化器、隐藏层神经元数目等关键参数,使其对测试集的预测结果达到最佳状态。通过输入前蒸汽喷嘴压力、前端加水流量、热风温度、回风温度、进料叶片温度、进料叶片水分组合的参数,预测出口叶片水分、温度这两个关键的烟叶评测指标。根据预测结果的均方误差、均方根误差、平均绝对误差得出,当隐藏层神经元数目为7,激活函数为ReLU,优化器选择RMSprop时可取得较好的效果。