磁悬浮小球虚拟实验系统设计与开发

为了解决“动力控制原理与技术”课程内容抽象、学生缺乏对实际工程控制案例直观认识的问题,设计开发了一种基于半物理仿真的磁悬浮小球虚拟实验系统。建立了磁悬浮小球的仿真模型,设计了自定义目标软硬件实现方案,完成了虚拟磁悬浮小球与嵌入式目标之间的通信。通过所设计的实验系统,可以开展系统建模、PID串级悬浮控制、嵌入式控制器设计等各类开放性实验,弥补了传统实验的各种限制,达到寓教于乐,提升教学效果的目的。

基于虚拟样本伪标签生成的高光谱图像分类

半监督高光谱图像分类的精度一般随着标记像素数的增加而提高.然而,标签样本的获得费时费力,且依赖于专家知识.针对这个问题,提出了一种通过少量标签样本生成具有伪标签的虚拟样本新方法.基于数学中的凸集理论,所提出的方法利用少量的训练样本可以生成任意多的带有伪标签的虚拟样本,有效地扩大了训练样本集,明显改善了半监督分类器的分类结果.为了验证所提方法的有效性,在Indian Pines和Pavia University两个常用的实际高光谱数据集上进行了广泛测试.实验结果表明,利用所提出的方法在分类具有少量标签样本的高光谱图像时,3个评价分类结果的指标值均有明显提升.

深水半潜式钻井平台水下设备作业虚拟仿真教学平台构建

深水油气钻井与陆地及浅水的同类作业存在显著差异,给海洋油气工程专业学生的现场实习、实践带来了诸多困难。为加深学生对深水油气钻井工程装备的认知,采用虚拟仿真技术,构建还原度高、实战性强的深水半潜式钻井平台水下设备作业虚拟仿真教学平台,实现隔水管运移存储及下放、隔水管与上部升沉补偿装置及底部立管总成的连接、水下防喷器结构及安装等功能,帮助学生在无需前往深水平台的前提下、在虚拟环境中系统掌握水下设备的操控方法及作业程序,提升学生的深水钻井作业的工程实践能力。

基于协同训练的半监督学习3D医学图像分割模型

近年来人工智能应用于COVID-19医学影像诊断,降低了检测成本和漏检率,但临床医学图像样本数量较少和标签质量较低,影响了3D模型的分割性能。本文提出基于协同训练的半监督学习3D医学图像分割模型,使用空间翻转和窗口技术生成多视角、多模态图像,增强3D图像样本的空间差异性;采用一种基于加权不确定度的虚拟标签生成模块,为无标签数据生成可靠的虚拟标签,减少过拟合;采用基于三阶段的三维度六模型协同训练,增强分割精度和泛化性能。此外,本文可视化协同训练各阶段的特征关注度热力图,为临床诊断提供有效参考。针对661位新冠患者的771例NIFTI格式3D COVID-19的CT图像展开实验,5折交叉验证结果表明,本文模型Dice系数为73.30%,平均表面距离(ASD)为10.633,灵敏度(Sen⁃sitivity)为0.630,特异度(Specificity)为0.996。与各种典型半监督学习3D分割模型相比,具有更好的分割精度和泛化性能。

基于虚拟阻抗的改进VSG预同步模型

为了消除VSG控制的新能源系统离网与并网切换时在合闸瞬间形成的大冲击电流,同时解决传统预同步方法中PI模块多的问题,提出了一种基于虚拟阻抗的改进预同步控制方法。首先通过计算虚拟功率流动补偿新能源系统的角速度和电压幅值使其达到并网要求;再通过后续并网判定模块确保并网过程的安全进行;然后通过MATLAB/Simulink对虚拟阻抗模型进行仿真验证;最后利用dSPACE对构建系统进行半实物仿真,验证该方法的有效性。仿真和试验结果表明,采用改进虚拟阻抗法的预同步控制策略在有效减少PI模块个数的同时在并网时刻电压电流波动小,展现出良好的稳定性能。

虚拟对抗训练的跨域块对比半监督细胞核分割

针对目前细胞核的半监督对比学习语义分割质量高度依赖于平滑、正确伪标签的预测等问题,提出了虚拟对抗训练的跨域块对比学习半监督细胞核语义分割方法。该方法将虚拟对抗训练(VAT)方法融入到跨域块对比学习半监督细胞核语义分割模型中用以提升网络预测伪标签的平滑度与准确度,并使用像素自加权的一致性正则化损失替换原有的人工设置高置信度阈值的一致性正则化损失,对图像中各像素的损失自加权,正确地对网络预测的伪标签进行有效利用。实验结果表明,在有标签图片比例为1/32,1/16和1/8下,该方法在MoNuSeg数据集上的医学图像分割评估指标Dice系数和Jaccard系数分别较CDCL模型提升了0.96百分点和1.11百分点,0.74百分点和0.85百分点,1.40百分点和2.00百分点,在DSB数据集上的Dice系数和Jaccard系数分别较CDCL模型提升了1.69百分点和2.27百分点,1.47百分点和2.19百分点,1.24百分点和1.77百分点。

梯形半云PBDR-VPP源荷协调经济调度

针对价格型需求响应虚拟电厂用户响应行为模型精确度不高的问题,提出一种梯形半云价格型需求响应不确定性建模方法。用梯形半云对分时电价下用户的不确定响应行为进行建模,通过正、逆向云变换算法,实现用户响应行为定性概念与定量数据之间的双向转化,用云滴分布形状拟合用户的响应随机行为。将源、荷两侧灵活资源整合,使虚拟电厂综合效益最大化的经济协调调度。算例仿真验证了模型的有效性。

四旋翼虚拟仿真实验平台开发与实践

传统的四旋翼飞行器控制实验平台价格昂贵,实验开展过程容易受场地、学生数量和气候等条件的限制,该矛盾在“控制原理与技术”课程教学中尤为突出。针对以上问题,该文提出一种基于半物理仿真的四旋翼虚拟实验平台设计方案,并详细介绍了平台的关键技术,包括四旋翼物理模型建立、自定义目标软硬件实现,以及虚拟四旋翼与嵌入式目标之间的通信方法等。通过该虚拟仿真实验平台,可开展飞行器建模和飞行姿态控制等综合性实验,让学生掌握控制技术的实际应用方法,激发学生学习兴趣。

基于青藏线实测载荷的半挂车疲劳寿命预测

为研究某款主流半挂车型的耐久性能,在青藏线上实测关键加速度、位移、应变信号,分析得到该线路中对车辆疲劳寿命影响较大的路段。建立半挂车整车虚拟试验台架,用青藏线实测轴头及鞍座处加速度信号进行虚拟迭代,得到台架驱动信号,导出车身外载荷激励。使用激励信号计算车身及关键位置焊缝的疲劳寿命。结果表明:用实测道路载荷与虚拟试验相结合来分析车辆疲劳寿命的技术路线可行。基于该方案计算得到的半挂车疲劳寿命满足设计需求。

基于实测载荷谱的半挂车虚拟台架试验研究

路试实测了某轻量化半挂车在109国道格尔木至拉萨区段的轴头加速度、悬架压缩量等关键信号,搭建了半挂车整车虚拟刚性台架模型。通过计算附加散体载荷模型的车身、车轴带接附点约束的Craig-Bampton模态得到柔性化整车虚拟试验台架;基于实测轴头加速度进行虚拟迭代,得到用于驱动台架模型的轴头位移信号,证明了虚拟台架模型与实车动力学响应的一致性。该虚拟台架可进一步为疲劳寿命预测提供载荷谱数据。

考虑同步机制的双馈风电系统小扰动建模与稳定性分析

对比分析了锁相环同步机制和虚拟同步发电机同步机制下的双馈风电系统小扰动稳定性及动态特性.针对2种同步机制下的双馈风电系统,基于数学方程分别得出相应的小扰动模型,进而利用特征值分析法对系统小扰动稳定性进行研究.在StarSim硬件在环(StarSim-HIL)半实物仿真平台上搭建相关模型,通过仿真对2种同步机制下的双馈风电系统有功支撑等动态特性及小扰动稳定性进行了分析与验证.对2种同步机制的适用性进行总结,指出锁相环型控制虽然动态特性好、响应速度快,但是在弱电网下的小扰动稳定性及有功支撑等方面,虚拟同步发电机控制更有优势.

数码相机在液体黏度测量中的应用

采用数码相机拍摄数字影像并输入计算机,通过Flash MX软件工具对物理现象进行动态的实验研究,实现了液体黏度的测定.

一种基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台研究和实现

在分析了当前系统仿真语言和仿真软件的一些不足之后，采用了虚拟现实技术，提出了一种基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台。首先确定了该平台的功能和目标；然后研究了其拓扑结构，提出了面向对象的仿真系统软件开发模式，并给出了仿真的一般步骤；最后对涉及到的关键技术进行了阐述。实验系统证明：在这个平台上，可以快速灵活的开发分布式半实物仿真系统。

机器视觉辅助的UAV半自主着陆系统

在UAV着陆的导航与控制中引入了机器视觉方法,提出了机器视觉辅助的UAV半自主着陆系统方案,该系统由图像获取与处理、导航解算和地面平台控制模块组成。图像获取模块使用多光谱摄像机和激光测距仪,分别获得UAV的图像和深度信息。图像处理模块使用目标分割和运动分析方法,测量UAV位置。导航解算模块使用Kalman滤波器抑制测量噪声,输出滤波结果用于导航,预测结果控制地面平台跟踪UAV。实时地实现了上述机器视觉算法,并结合虚拟现实环境建立了仿真系统。使用反射内存网络连接该仿真系统与各外部模块,进行了着陆过程联合仿真。结果表明,该系统能够满足UAV半自主着陆导航任务的要求。

基于虚拟现实技术的沉浸式PLC控制程序的半实物仿真系统

为了满足可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)在不同应用环境下安全可靠地调试程序的需求,设计了一个基于虚拟现实技术的半实物仿真系统平台.利用该系统,可以快速、方便、安全地验证PLC控制程序的正确性,并且直观、真实地展现出执行效果.最后,通过多个基于这个半实物仿真系统平台的控制实验,验证了此系统的可行性及可靠性.

半挂汽车列车弯道行驶横向稳定性分析

为了进一步研究半挂汽车列车弯道行驶横向稳定性,运用动力学理论以及虚拟样机仿真软件ADAMS,建立了具有21自由度的半挂汽车列车虚拟样机,通过将稳态转向试验和转向盘角阶跃输入试验所得仿真结果与实车试验所得曲线相比较进行仿真模型的校验,分析了半挂汽车列车在弯道行驶极限工况下有关参数与时间的变化关系曲线,并分析极限工况所产生的原因。

农业云视频平台虚拟机负荷预测半监督偏最小二乘法模型(英文)

为了优化基础设施资源的效率,农业云视频平台虚拟机布局算法需要了解虚拟机当前和未来的资源工作效率,尽可能准确地预知下一步工作,如服务部署,虚拟机的部署、迁移或停止。然而,通常在预测中使用的样本非常小,可用于分析的数据有限。因此,该文研究设计了一个考虑时间因素,基于小数据集学习的滑动窗口模型。此外,鉴于现有的预测算法仍然有很大的改进误差率的空间,该文中采用基于滑动窗口与最小二乘法和半监督学习的数学方法相结合,提出了一种半监督偏最小二乘法(semi-supervised partial least squares,SS-PLS)的方法来计算上述预测。该文中,分析了在虚拟机使用SS-PLS负荷预测的可行性和优势。试验结果表明,基于滑动窗口模型结合SS-PLS,使得预测精度有了显着的改善,即均方根误差为1.777 86,平均绝对误差是1.331 2,平均绝对误差百分比为0.238 36,三者的增量分别5.47%、6.37%、6.12%。该研究可为云平台中虚拟机资源管理和优化提供一种参考方法。

高速电主轴系统的极小子样试验评估方法研究

针对数控机床这类高可靠性产品的寿命实验数据极少的情况,为了提高数控机床高速电主轴系统的可靠性寿命评估精度,基于性能退化可靠性评估的理论对高速电主轴系统进行了机械应力仿真加载试验。对高速电主轴的退化数据,借助MATLAB软件利用最小二乘法对样本的退化模型参数进行估计,得出一次伪失效寿命。应用虚拟增广法和半经验评估法相结合的可靠性评估方法对高速电主轴系统进行了可靠性评估,得出了高速电主轴系统的平均无故障寿命均值的置信区间。与单纯地采用以往的半经验评估法进行可靠性评估的结果对比,进一步提高了高速电主轴系统在试验样本极小的情况下的试验寿命评估精度,为高速电主轴系统的可靠性研究提供了更加合理有效的评估方法。

一种半虚拟的电气本科实验教学研究

针对现有的实验教学方式容易受限于实验设备、实验手段的约束,提出“物理平台+虚拟仿真”的本科实验教学研究,将物理平台生动具体的优点和虚拟仿真可扩展性强的优点结合,丰富本科实验教学手段。首先探究各种现有实验教学方法的优缺点,具体说明“物理平台+虚拟仿真”的半虚拟本科实验教学研究,最后以本科继电保护实验课程为例,具体说明电气专业半虚拟实验教学情况。

半导体制造业MES中的生产计划调度研究

生产计划调度是制造执行系统的核心。基于半导体制造业生产特点,研究了半导体制造业MES中的生产计划调度问题,给出生产计划调度系统的基本构架。根据客户需求制定生产计划,再细化为车间层可操作的作业计划,确定每台设备上加工安排,通过拟实调度处理动态不确定问题。通过生产计划制定、作业计划生成和拟实调度可以实现半导体制造生产过程平稳进行。