基于相关性分析和生成对抗网络的电网缺失数据填补方法

城市电网新型电力系统中多元资源增多,数据采集难度加大,导致数据随机缺失率升高,难以满足精细化分析决策需求。为解决新型电力系统中配网量测数据在采集与传输过程中频发的缺失问题,文中提出一种基于波动互相关分析(fluctuation cross-correlation analysis,FCCA)算法和生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)的电网缺失数据填补方法。首先,融合FCCA算法提出强相关性电网数据多维特征提取方法;其次,基于核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)对多维特征数据集进行降维处理;最后,设计改进型GAN结构,融合电网数据多维特征对低维向量进行重构,实现缺失数据填补。算例采用真实电网数据进行算法验证,并在某城市电网试运行。结果表明,所提方法比传统数据填补方法具有更高填补精度。因此,在新型电力系统中量测数据连续缺失和缺失量较大的情况下,融合强相关性特征进行数据填补,对提升量测数据的完整性和可用性有明显优势。

一种用于小型电控越野机器人的克里斯蒂悬挂特性研究

针对小型电控越野机器人的应用需求,采用一种克里斯蒂悬挂形式的机械结构,结合力学模型与非线性规划来求解悬挂中几何结构参数最优解,利用动态微分方程分析悬挂弹簧处的时间与位移调节过程,解决悬挂系统的特性参数选取问题。根据与动态响应仿真结果的对比,选取临界阻尼进行悬挂弹簧系统的参数调整,得到相应的弹簧刚度系数与黏性阻尼系数,实现悬挂系统特性参数的优化。

小型水深测量无人艇

针对水库、湖泊等浅水水域测量问题,提出一种智能化、无接触、机动灵活的小型水深测量无人艇(unmanned surface vehicles,USVs)设计方案。对船体、测量装置、核心控制舱和动力装置等机械结构进行设计,并对样机进行室内水池和室外湖泊的水深测量测试。测试结果表明:无人艇能通过GPS导航在设定的路径点间移动,准确测量并上传水域水深信息,具有结构简单、机动灵活的特点,有一定实用价值和市场前景。

基于VGG网络的轻量化小型水下构筑物探伤模型

针对水下构筑物伤痕形态随机多变,特征提取困难,导致水下探伤识别精度较低的问题,提出一种基于视觉几何组(visual geometry group,VGG)网络的轻量化小型VGG(lite small visual geometry group,LSVGG)模型。采用经典VGG网络结构,减少卷积层和提高特征数量的方法在保证识别精度的前提下降低运算时间和系统开销。实验结果表明:该LSVGG模型可以部署在小型无缆水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)上,具有较高水下构筑物探伤识别精度;与传统模型相比,水下构筑物探伤识别精度提高了近一倍,识别准确率高达99.7%。

双行走机构机器人交互机构的技术现状与发展

特种机器人适于在废墟、沼泽、灌木丛等恶劣环境下工作,可以替代人们完成危险的任务,在军事、反恐、消防等方面具有良好的应用前景。多行走机构作为一种新型的特种机器人底盘结构,与传统的单行走机构底盘相比,可以在多种所需的行走机构之间灵活切换,兼具轮式的快速节能性与履带式的高越障性与腿式的高灵活性。通过对采用复合式行走机构、耦合式行走机构、叠加式行走机构3种常见的多行走机构机器人底盘进行优、缺点分析,得出性能较好、可行性较高的几种结构,基于成本与可靠性提出未来特种机器人的结构发展趋势。

基于FPGA的LED点阵系统控制器的设计与实现

为了适应不同场合对LED点阵控制器的需求,实现能方便调整控制器的各种功能参数,介绍一种基于FPGA器件,以FSM方式实现的LED点阵系统控制器。该控制器的主要控制电路都在一个FPGA器件中综合实现,内部主要由串口通信模块、双口RAM模块、显示数据处理与传输模块、工作时钟发生器模块等四大模块构成。双口RAM模块由可参数化宏功能模块定制而成,其他模块以Verilog语言描述内部逻辑。控制器与驱动电路之间采用08接口相连,控制器与PC监控中心通过RS-232串口形式进行数据传输。通过在Quartus II平台上仿真及下载验证,控制器能实时地接收串口数据,实现文字和位图的显示功能。该控制器具有硬件简洁、扩展方便、可靠性高等优点。

基于Matlab的机器人轨迹仿真及关节控制

首先根据标准D-H参数法建立六关节臂型机器人的连杆坐标系,推导出运动学正解和逆解的方程,然后在Matlab中搭建了机器人仿真模型。运用Matlab机器人工具箱分别从关节空间和笛卡尔空间两方面进行机器人轨迹规划仿真,并基于关节空间生成的轨迹数据实现了机器人关节硬件在环控制和轨迹实时跟随。实验结果表明,该模型可以准确地实现机器人关节轨迹控制,其为机器人控制开拓了新的道路。

新工科视域下应用型本科实践类课程项目化教学改革与实践

文章以自动化综合实训课程为例,结合新工科背景下的应用型本科学生工程能力培养要求,从工程能力、职业素养、专业能力和人文素养四个方面分析课程需求,力图构建与项目化载体、工程化环境、团队式指导与协作式学习相适应的实践课程体系,为有效培养新工科自动化专业高层次应用型本科人才探索一种新模式。

基于滑动窗的在线学习神经网络逆汽门控制器

汽门控制对于发电机的稳定运行与控制具有重要意义。为提高不确定性下汽门系统的控制性能,针对单机无穷大汽门控制系统,设计了基于滑动窗的在线学习神经网络逆汽门控制器。神经网络逆汽门控制器在离线训练的基础上进行在线学习,保证了汽门系统的初始稳定控制且有利于神经网络的收敛;基于滑动窗思想,选取固定窗口长度的训练样本进行在线学习,在对新样本进行在线学习的同时兼顾了对历史样本的学习,从而改善了仅使用新样本进行在线学习导致的神经网络对历史样本"遗忘"的不足。仿真结果表明,与离线训练的神经网络逆汽门控制器和基于即时误差的在线学习神经网络逆汽门控制器相比,所提出的基于滑动窗的在线学习神经网络逆汽门控制器具有更好的控制性能。

改进增量式PID算法在物料分拣流水线中的应用

为提高物料自动分拣流水线的效率以及分拣准确率,研究改进增量式PID算法在物料分拣流水线中的应用。在经典增量式PID算法中引入积分分离算法和死区算法来调节直流电机的转速,将改进算法运用于物料分拣流水线的实物模型中,并与经典增量式PID算法进行对比实验。实验结果表明:该改进算法有效可行,控制效果明显优于经典增量式算法。

基于GPS定位的自主运动导航系统研究

该文对GPS定位的自主运动导航系统研究,利用高德地图对GPS定位信息进行位置解析,同时使用高德地图对出发位置和目标位置进行路径规划,通过树莓派与下位机进行实时通信,并通过一阶多项式曲线的轨迹优化算法和PID控制算法进行轨迹优化调节,以实现自主导航运动。所设计的导航控制系统适用于小型室外机器人本体和助盲导航等多个应用场景。

建构主义理论的项目式教学体系构建

在国家实施创新创业驱动发展战略的背景下,如何培养具有工程实践及创新能力的工程人才以适应实际社会需要已成为高校的重要课题。阐述了学生工程实践和创新能力对高校创新创业教育的重要性,并结合建构主义的项目式教学模式的理论及其实践特点,研究了建构主义理论与项目式教学之间的关联性,并以南京工程学院创新学院为例,对以建构主义理论为指导的项目式教学体系的构建进行了探讨。实践证明,建构主义的项目式教学对于学生分析问题、解决问题的能力、团结协作的精神及工程实践及创新能力的培养有极大的促进作用。

CANopen的六轴串联机器人控制系统设计

设计了一种基于CANopen的六轴串联机器人控制系统,介绍了 CANopen 总线技术的特点并给出控制系统的硬件组成和软件设计。以实验室六轴机器人为原型建立了机器人的轨迹运动学方程,分析了连杆机构末端位置与关节角度的关系。

一种新型轮履耦合机构的研究及其运用

针对目前城市、沼泽等复杂地形对小型越野机器人的运动需求,将轮式的高机械效率与履带的高通过性等优点相结合,得到一种新型的移动机构。此机构将主轴与轮板进行轴向固定作为轮式运行,履带式运行则通过空套安装在轮板内的主轴上带动主动轮运行。利用舵机同时带动两套离合器完成对轮板与主轴的结合与分离,其特点是结构非常紧凑,可快速转换运动方式,且轮子内部不存在原动件。

全自动无人售货与自动贩卖系统

为解决无人超市以及无人配送车制作成本较高的问题,设计一套全自动无人售货与自动贩卖系统。通过FaceID人脸识别、会员记录、大数据销售、无线防盗等关键技术,实现客流进出控制,利用手机售货、RTK高精度定位、惯性导航控制算法来精确避障完成无人配送车售货,结合Spring Boot设计开发无人超市售货管理系统,实现货物的自动贩卖、配送一体化。实验结果表明:该全自动无人售货与自动贩卖系统能有效为无人售货超市增长60%~80%的收益,具有推广价值。

一种有缆视觉自主型机器鱼系统设计

针对目前机器鱼水下续航时间短、图像视角不足、人工操作困难等一系列问题,提出一种有缆视觉自主型机器鱼。该款机器鱼采用有缆结构以增加水下续航时间,采用分区域模块化畸变校正方法对鱼眼镜头畸变图像进行校正、匹配与拼接,从而快速得到全景图像。提出HSI(色调、饱和度、亮度)分析与EKF(扩展卡尔曼滤波)预测相结合的目标获取方法,以实现对水下目标的自动追踪,降低人员操作难度。实验结果表明:HSI分析与EKF预测相结合的识别法目标跟踪成功率明显高于RGB法;有缆视觉自主型机器鱼结合遥控水下机器人(ROV)与仿真鱼的优点,适合长时间水中航行、观测,能精准实现水下自动跟踪。

一种高效的水下图像增强算法——CLAHE的优化

因水下环境复杂,光线透过水体会发生严重的衰减和散射,导致水下图像往往呈现出图像对比度差、饱和度差、图像偏暗等情况。笔者提出一种易实现且高效的水下图像增强方法。该方法先分割出图像的RGB三通道,在每个通道上利用直方图均衡(HE)法对图像整体进行增强,后采用对比度限制自适应直方图均衡法(CLAHE),修改其中的NumTiles、clipLimit、Distribution、Alpha等参数对图像的细节部分进行进一步增强,最后将3个通道的图像进行合成得到增强后的图像。结果表明,该方法能够有效处理各种水下图像的图像偏暗、对比度差等情况,对图像色彩的提升也有较好的效果。

自动循迹车控制系统设计

本课题基于单片机完成智能车控制系统设计,小车实现自主巡线并快速稳定行驶并显示速度和里程。系统控制处理器采用以MCS-51为内核的单片机STC89C52,小车速度和行驶里程等数据通过霍尔传感器采集并最终显示在液晶显示屏LCD1602上,采用三极管组成桥式驱动电路来实现电机的正反转,小车方向和速度控制是通过红外传感器采集的跑道信息实现控制的。实验结果表明小车能够完成预期功能。

高效组织应用型本科院校学生参加科技竞赛方法研究

如何高效地组织应用型本科院校的学生参加竞赛,并在比赛中取得好的成绩,是应用型本科院校的众多领导、带队教师、参赛学生所关心的问题。以应用型本科院校—南京工程学院组织学生参加相关科技竞赛过程的学生选拔过程、培训过程、参赛队之间的校内选拔等为例,为其他应用型本科院校高效地组织学生训练和参赛提供方法参考。

新基建背景下学科交叉跨界融合多场景研究生项目平台建设探索与实践

该文面对新基建背景下国家对高层次创新型人才培养的新要求,探索学科交叉跨界融合的多场景研究生项目平台建设方法,以新基建需求为引领,开发学科交叉跨界融合的实践项目案例,通过跨学科融会贯通,搭建多场景应用实践平台,为南京工程学院研究生培养平台建设提供思路与实践经验,为新基建人才的培养做出贡献。