基于工程教育专业认证的电气工程专业课程体系改革与实践

提高每门课程的毕业要求达成度是工程教育专业认证工作的关键,本研究以兰州理工大学电气工程及其自动化专业的课程体系设置为改革研究对象,针对本专业的课程体系所存在的诸多问题,重点分析了课程类别设置比例不合理、课程教学内容相互重复、前后课程内容衔接较差、专业课所学理论知识缺乏工程实践联系等突出问题产生的根本原因,在深入贯彻以产出为导向、以学生为中心、坚持持续改进机制等工程教育专业认证核心理念的基础上,提出了通过调整课程类别设置比例、优化教学大纲、引入需求针对系统教学法、开设科研创新训练与课内项目案例分析相配合等改革措施解决这些突出问题的建议,以期最终达到完善课程体系、提高课程教学质量及毕业要求达成度的目的。

电气工程专业认证研究

专业认证是我国当前开展教学评估和提高教学质量的重点工作之一。2006年国家就开始对电气工程专业进行专业认证试点。从目前电气工程专业认证的现状出发,可以提出目前各大高校在电气工程教学过程中普遍存在的几个问题,接着就存在的问题提出相应的解决方案,最终提出要实现电气工程的专业认证,需深化与注册电气工程师制度相适应的教学改革,提高教学水平,努力培养合格人才。

面向工程实践的运动控制系统综合训练改革

本科生的运动控制系统综合训练涉及电气、控制和机械等相关学科,具有涵盖知识面广、工程应用性强的突出特点。虽然运动控制课程群的相关课程实验能够帮助学生掌握一定的实际动手技能,但学生的综合分析、运行测试以及基于团队协作的应用系统或产品研发等综合实践能力,并没能得到充分锻炼和提升。因此,以风力发电动态模拟系统设计为例,提出一种面向工程实践的综合训练方法,通过对电气自动化专业学生的教学实践,证明该方法有助于不同专业知识的融会贯通和学生理论联系实际能力的培养提高。

以工程教育认证为导向的电子技术基础课程教学改革与实践

课程的改进是做好工程教育认证的基础,本文以"电子技术基础"课程建设为载体,以工程教育认证标准和理念为指导,以学生能力培养为目标,围绕教学内容优化与调整、教学方法改革与实践、分层循序渐进的实践教学设计和创新能力培养、教师队伍建设、教材建设等方面开展了一系列的研究、改革与实践,取得了显著的教学效果。

EMS高级软件在兰州电网的应用

基于兰州电网的实际情况,介绍了兰州电网EMS应用软件系统的结构、软硬件配置及系统功能,包括网络拓扑、状态估计、调度员潮流、短期负荷预测和电压/无功优化.最后指出了EMS在兰州电网应用中出现的问题,并提出了改进意见.

英国电气信息类本科实践教学分析及其特色

通过与英国University of Strathclyde合作办学的实践,以电气工程及其自动化专业的电路和电子技术核心课程为例,分析了University of Strathclyde在此课程模块组中的实践环节及其特色,为我国专业建设和教学改革提供借鉴。

工程教育专业认证背景下电子技术综合训练教学改革与优化

按照工程教育专业认证理念,从培养学生综合运用电子技术的基本概念、基本原理和基本方法解决复杂工程问题的能力出发,提出电子技术综合训练实践教学综合改革的新设想。文章从课程目标、教学内容、实施过程、考核与评定等多方面进行改革与优化设计,通过整体与连贯的训练把电子技术系列课程有效地联系起来,提高了学生对知识的整体应用水平和工程实践能力。

基于信息蒸馏级联伸缩网络的图像超分辨率重建

针对图像超分辨率重建算法在图像高频信息恢复过程中特征提取不充分、利用效率不高、重建高频细节能力不足等问题,本文提出了一种基于信息蒸馏级联伸缩网络的图像超分辨率重建算法.首先,构建特征可伸缩的信息蒸馏块,通过扩大信息蒸馏中输入信息的特征感受野,以及采用通道注意力提取感兴趣信息,解决了信息蒸馏的图像超分辨率重建非线性映射过程中特征提取不充分的问题;然后,设计级联残差叠加映射块,该块将多个残差块组合在一起,通过将残差结构中的残差部分引出并采用级联叠加的方式,增加了信息蒸馏块间信息的传递,使提取的特征信息包含更多细节.实验结果表明,本文算法重建图像相比其他对比算法更为清晰,峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)均有较大的提升.

以工程认证为导向的毕业设计教学方法研究

随着高校专业认证工作的逐步推进,电气专业学生毕业设计,如何实现培养目标,实施教学计划,已成为实践教学研究工作之一。本文通过实例以探究的方式让学生主动地获取知识、应用知识、解决问题。最终分析本教学方法专业认证工作过程中的实用性。

网络攻击下基于观测器的信息物理系统输出反馈控制

针对信息物理系统中随机发生的虚假数据注入攻击和数据包丢失现象,提出了一种基于观测器的信息物理系统输出反馈安全控制方法.首先,考虑到虚假数据注入攻击和数据包丢失的影响,建立了一类具有网络攻击、数据包丢失和外部扰动等多种约束参数的马尔可夫跳变系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论、随机系统理论和线性矩阵不等式方法给出系统随机稳定的充分条件,进而设计了具有给定H∞性能的信息物理系统输出反馈控制器;最后,通过仿真实例验证了所提控制方法的正确性和有效性.

虚假数据注入攻击下信息物理系统动态输出反馈控制

针对受到虚假数据注入攻击的信息物理系统安全控制问题,将虚假数据注入攻击作为一类特殊的外部扰动,提出了一种具有攻击防御能力的H_(∞)动态输出反馈控制策略.首先,考虑虚假数据注入攻击对测量通道与随机时延对通信网络的影响,建立了一类具有网络攻击、随机时延和外部扰动等多种约束的闭环系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论推导出攻击下闭环系统渐近稳定的充分条件,并基于线性矩阵不等式技术给出了H_(∞)动态输出反馈控制器的设计方法;最后通过一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

工程教育学习成果开放徽章研究

信息技术的发展推动着开放式教育体系的建立,同时伴随着许多机遇和挑战.当前严谨和僵化的学历和学分认证体系由于缺乏能力的互认,已经无法适应新的学习环境.在工程教育OBE理念的指导下,该文针对复杂工程问题学习成果评价和验证的问题,以"信息安全认知分析"为案例,结合国内教育部元数据标准阐述了工程教育开放徽章的构建,建立了基于网络学习空间的证据链接机制,并基于区块链技术提出了开放徽章的应用,为徽章数据的可信度、可靠性以及可验证性等方面提供了解决路径.

浅析电厂工程建设过程中的目标控制

电厂工程建设一般有4大控制目标:安全、质量、投资、进度,现阶段通常将建设水平也纳入工程建设目标之一。针对前4大控制目标在EPC模式下的实现进行探讨。

“三社联动”模式下社区居家养老服务的探究——以兰州市七里河区为例

党的十八届五中全会报告明确提出,“构建全民共建共享的社会治理格局”。在近几年来我国各地都有关于社区居家养老服务进一步的探索,其中“三社联动”作为社区居家养老服务的一个新的路径出现,是由社区、社会组织和社会工作专业人才三者共同发力的有益尝试。本文以兰州市七里河区为例,探索“三社联动”的运作流程和落实在社区居家养老服务实际操作中所存在的问题,并为其提供有针对性的建议,期望可以推动“三社联动”社区居家养老服务模式向好的发展。

改进卷积胶囊网络的滚动轴承故障诊断方法

目前许多基于卷积网络的滚动轴承故障诊断方法受噪声信号以及负荷变化的影响,存在诊断效果不佳、泛化能力差的问题。针对此问题提出一种改进卷积胶囊网络的滚动轴承变工况故障诊断方法。该方法设计了多尺度非对称卷积模块,其中采用不同尺度的非对称卷积层对输入数据进行特征提取,在实现最大化提取数据中的特征信息的同时,还能够有效减少参数量;在该模块中引入通道注意力机制,能更好地提取有用的通道特征,提高该方法特征提取的能力;通过将网络中的全连接层改进为胶囊全连接层,使得胶囊在输出向量特征信息时,避免了特征信息在空间中的丢失。使用凯斯西储大学轴承数据集和东南大学变速箱数据集来验证所提方法的诊断性能,并与其他深度学习方法进行了比较。实验结果表明,与其他深度学习方法相比,具有较好的泛化性,效果更佳。

基于空间特征交叉融合的轻量级图像超分辨率重建

近几年,深度学习技术显著提高了单幅图像超分辨率重建(Single Image Super-resolution Reconstruction,SISR)的性能,但基于深度学习技术的SISR算法存在模型参数量大、网络结构复杂、资源消耗多等问题。为解决这些问题,提出一种基于空间特征交叉融合的轻量级图像超分辨率重建算法,该算法使用多个局部特征融合模块和特征交叉增强模块组成非线性映射单元,通过残差学习逐步聚合图像特征,提取更加精准的残差信息。同时采用对称结构将特征映射到两个分支,通过执行特征交叉,对应元素相乘提取高频成分,细化特征,增加网络非线性。在每个特征交叉增强模块中使用异构卷积代替标准卷积拆分和融合两条分支,有效地降低网络的参数量,使网络在参数量和性能之间达到相对平衡。通过一个多级集成模块增强不同阶段特征的相关性。在基准数据集上的实验结果表明,新的重建算法在降低模型参数量的同时,峰值信噪比和结构相似度均取得了较好的结果,而且重建图像的边缘结构完整,整体轮廓清晰,细节更加丰富。

基于TT-Tucker分解的无预训练LC卷积神经网络压缩方法

张量训练(TT)分解和Tucker分解是两种有效的卷积神经网络压缩方法。然而,TT和Tucker分解分别面临空间结构信息丢失与计算复杂度高等问题。为解决上述问题,文中考虑了网络结构的信息保留率和资源占用情况,采用学习-压缩(LC)算法的约束型压缩框架,提出了一种基于TT-Tucker分解的无预训练LC卷积神经网络压缩方法(TTLC)。TT-LC方法包括学习步骤和压缩步骤两个部分。学习步骤不需要预训练过程,采用了指数循环学习率方法以提高训练准确率。而在压缩步骤,文中根据TT和Tucker分解的优点以及贝叶斯规则选取全局最优秩的特性,运用经验变分贝叶斯矩阵分解(EVBMF)和贝叶斯优化(BayesOpt)选出合理的秩以指导张量分解,采用TT-LC方法压缩训练后的模型。TT-LC方法既降低了空间结构信息丢失率和计算复杂度,又解决了张量的秩选取不合理导致模型准确率显著下降的问题,可实现模型的双重贝叶斯选秩和双重压缩,获得最优的压缩模型。最后,采用ResNets和VGG网络在CIFAR10与CIFAR100数据集上进行实验。结果表明:对于ResNet32网络,相比于基准方法,文中方法在准确率为92.22%的情况下,获得了69.6%的参数量压缩率和66.7%的浮点计算量压缩率。

计及劣化状态和随机故障的光伏发电系统视情维修模型以及最优检修策略

针对现有光伏发电系统维修策略研究中通常仅考虑劣化状态导致维修决策不合理等问题,提出了一种计及劣化状态和随机故障的光伏发电系统视情维修模型及最优检修策略。首先,以离散状态下的Markov过程为基础,将随机故障对维修策略的影响引入到光伏发电系统视情维修建模中,建立光伏发电系统计及劣化状态和随机故障状态的视情维修模型,定期检测光伏发电系统的状态。当系统状态超过预防性维修阈值时进行不完全维修;出现随机故障时进行最小维修;达到故障状态时进行更换。然后,以光伏发电系统长期稳定运行的最小总成本率为目标,采用一种改进的黏菌优化算法求取光伏发电系统最佳检测周期和预防性维修阈值。最后,以某光伏发电系统为例,通过对模型参数的灵敏度分析和传统不考虑随机故障维修模型的对比研究,验证了所提模型及策略的有效性和可行性。

送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接工艺参数匹配

为探究送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接的工艺参数匹配,自主设计制作了一套送进式焊剂片约束电弧超窄间隙焊接装置,以提高焊接过程稳定性和自动化水平。利用瞬间中断电弧的方法保留了熄弧位置处焊缝形态和焊剂片末端熔化形貌,发现焊接电压和焊剂带送进速度都是通过改变焊剂片对电弧的作用长度来影响焊缝成形,焊剂片对电弧的作用长度可表现为焊剂片对电弧固壁约束面积。通过改变焊剂带送进速度和焊接电压进行了试验研究,结果表明,当焊剂片对电弧固壁约束面积适中时,电弧集中加热区域会下移至间隙底部和侧壁根部,获得根部熔合良好的焊缝;当焊剂片对电弧固壁约束面积较大时,电弧受约束程度过强,电弧加热区域集中在间隙底部,分布于侧壁根部电弧热量很少,焊道上部会有熔池堆积;当焊剂片对电弧固壁约束面积较小时,电弧受约束程度较弱,会沿侧壁攀升导致加热区域集中在两侧壁上,很难在坡口根部形成有效熔池,最终形成孔洞焊缝。确定了最佳的焊接电压范围为21.5~24.5 V,焊剂带送进速度2.1~2.6 mm/s,利用该参数进行超窄间隙单道多层焊接可以获得成形良好的焊缝。

多电平级联H桥逆变器通用型离散模型及分岔与混沌行为特性分析

多电平级联H桥逆变器内部功率器件多、等效开关频率高、开关组合状态繁杂、离散数学模型建立难度大,其分岔、混沌动力学行为难以进行系统性分析。基于虚拟遍历法建立了具有N个单元的多电平级联H桥逆变器通用型离散映射数学模型;引入对交流变量跟踪性能更佳的准比例谐振控制器,并重点分析了比例增益、谐振增益、单元数量N变化以及主电路和控制电路中其他参数变化情况下的分岔、混沌行为特性;对比分析了引入混沌抑制前后系统稳定性变化情况。从方法论角度分别采用根轨迹图和折叠图验证了稳定性分析结果的正确性,并通过PSIM仿真和实验验证了相关结论的正确性和抑制分岔与混沌行为的有效性。