近年来,在运输电气化方面取得了重大进展。作为主要的储能设备,锂离子电池(LIB)已受到广泛关注。准确地预测健康状况(SOH)不仅可以缓解用户对电池寿命的焦虑,而且还可以为电池管理提供重要信息。本文提出了一种基于视觉变压器(VIT)模型的SOH的预测方法。首先,预定义电压范围的离散充电数据用作输入数据矩阵。然后,电池的循环特征是由VIT捕获的,可以获得可以获得全局特征,并且通过将循环特征与完整连接(FC)层相结合来获得SOH。同时,引入了转移学习(TL),并根据目标任务电池的早期周期数据进一步微调基于源任务电池训练的预测模型,以提供准确的预测。实验表明,与现有的深度学习方法相比,我们的方法可以获得更好的特征表达,从而可以实现更好的预测效果和传递效果。
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交通速度预测是许多有价值应用程序的关键,由于其各种影响因素,它也是一项具有挑战性的任务。最近的工作试图通过各种混合模型获得更多信息,从而提高了预测准确性。但是,这些方法的空间信息采集方案存在两级分化问题。建模很简单,但包含很少的空间信息,或者建模是完整的,但缺乏灵活性。为了基于确保灵活性引入更多空间信息,本文提出了IRNET(可转让的交叉点重建网络)。首先,本文将相交重建为与相同结构的虚拟交集,从而简化了道路网络的拓扑结构。然后,将空间信息细分为交叉信息和交通流向的序列信息,并通过各种模型获得时空特征。第三,一种自我发项机制用于融合时空特征以进行预测。在与基线的比较实验中,不仅预测效应,而且转移性能具有明显的优势。
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通过深度学习(DL)大大扩展了数据驱动故障诊断模型的范围。然而,经典卷积和反复化结构具有计算效率和特征表示的缺陷,而基于注意机制的最新变压器架构尚未应用于该字段。为了解决这些问题,我们提出了一种新颖的时变电片(TFT)模型,其灵感来自序列加工的香草变压器大规模成功。特别是,我们设计了一个新的笨蛋和编码器模块,以从振动信号的时频表示(TFR)中提取有效抽象。在此基础上,本文提出了一种基于时变电片的新的端到端故障诊断框架。通过轴承实验数据集的案例研究,我们构建了最佳变压器结构并验证了其故障诊断性能。与基准模型和其他最先进的方法相比,证明了所提出的方法的优越性。
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Remaining Useful Life (RUL) estimation plays a critical role in Prognostics and Health Management (PHM). Traditional machine health maintenance systems are often costly, requiring sufficient prior expertise, and are difficult to fit into highly complex and changing industrial scenarios. With the widespread deployment of sensors on industrial equipment, building the Industrial Internet of Things (IIoT) to interconnect these devices has become an inexorable trend in the development of the digital factory. Using the device's real-time operational data collected by IIoT to get the estimated RUL through the RUL prediction algorithm, the PHM system can develop proactive maintenance measures for the device, thus, reducing maintenance costs and decreasing failure times during operation. This paper carries out research into the remaining useful life prediction model for multi-sensor devices in the IIoT scenario. We investigated the mainstream RUL prediction models and summarized the basic steps of RUL prediction modeling in this scenario. On this basis, a data-driven approach for RUL estimation is proposed in this paper. It employs a Multi-Head Attention Mechanism to fuse the multi-dimensional time-series data output from multiple sensors, in which the attention on features is used to capture the interactions between features and attention on sequences is used to learn the weights of time steps. Then, the Long Short-Term Memory Network is applied to learn the features of time series. We evaluate the proposed model on two benchmark datasets (C-MAPSS and PHM08), and the results demonstrate that it outperforms the state-of-art models. Moreover, through the interpretability of the multi-head attention mechanism, the proposed model can provide a preliminary explanation of engine degradation. Therefore, this approach is promising for predictive maintenance in IIoT scenarios.
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作为自然现象的地震,历史上不断造成伤害和人类生活的损失。地震预测是任何社会计划的重要方面,可以增加公共准备,并在很大程度上减少损坏。然而,由于地震的随机特征以及实现了地震预测的有效和可靠模型的挑战,迄今为止努力一直不足,需要新的方法来解决这个问题。本文意识到​​这些问题,提出了一种基于注意机制(AM),卷积神经网络(CNN)和双向长短期存储器(BILSTM)模型的新型预测方法,其可以预测数量和最大幅度中国大陆各地区的地震为基于该地区的地震目录。该模型利用LSTM和CNN具有注意机制,以更好地关注有效的地震特性并产生更准确的预测。首先,将零阶保持技术应用于地震数据上的预处理,使得模型的输入数据更适当。其次,为了有效地使用空间信息并减少输入数据的维度,CNN用于捕获地震数据之间的空间依赖性。第三,使用Bi-LSTM层来捕获时间依赖性。第四,引入了AM层以突出其重要的特征来实现更好的预测性能。结果表明,该方法具有比其他预测方法更好的性能和概括能力。
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流量预测在智能运输系统中交通控制和调度任务的实现中起着重要作用。随着数据源的多元化,合理地使用丰富的流量数据来对流量流中复杂的时空依赖性和非线性特征进行建模是智能运输系统的关键挑战。此外,清楚地评估从不同数据中提取的时空特征的重要性成为一个挑战。提出了双层 - 空间时间特征提取和评估(DL -STFEE)模型。 DL-STFEE的下层是时空特征提取层。流量数据中的空间和时间特征是通过多画图卷积和注意机制提取的,并生成了空间和时间特征的不同组合。 DL-STFEE的上层是时空特征评估层。通过高维自我注意力发项机制产生的注意力评分矩阵,空间特征组合被融合和评估,以便获得不同组合对预测效应的影响。在实际的流量数据集上进行了三组实验,以表明DL-STFEE可以有效地捕获时空特征并评估不同时空特征组合的重要性。
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通过有效的监控和调整电池操作条件,促进了锂离子电池的寿命和安全性。因此,为电池管理系统上的健康状况(SOH)监测提供快速准确的算法至关重要。由于对电池劣化的复杂性和多种因素的复杂性和多种因素的复杂性,特别是因为不同的劣化过程发生在各种时间尺度,并且它们的相互作用发挥着重要作用。数据驱动方法通过用统计或机器学习模型近似复杂进程来绕过这个问题。本文提出了一种数据驱动方法,在电池劣化的背景下,尽管其简单性和易于计算:多变量分数多项式(MFP)回归。模型从一个耗尽的细胞的历史数据训练,并用于预测其他细胞的SOH。数据的特征在于模拟动态操作条件的载荷变化。考虑了两个假设情景:假设最近的容量测量是已知的,则另一个仅基于标称容量。结果表明,在考虑到电池寿命的电池结束时,通过其历史数据的历史数据受到它们的历史数据的影响,电池的降解行为受到其历史数据的影响。此外,我们提供了一种多因素视角,分析了每个不同因素的影响程度。最后,我们与长期内记忆神经网络和其他来自相同数据集的文献的其他作品进行比较。我们得出结论,MFP回归与当代作品有效和竞争,提供了几种额外的优点。在可解释性,恒定性和可实现性方面。
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大量的数据和创新算法使数据驱动的建模成为现代行业的流行技术。在各种数据驱动方法中,潜在变量模型(LVM)及其对应物占主要份额,并在许多工业建模领域中起着至关重要的作用。 LVM通常可以分为基于统计学习的经典LVM和基于神经网络的深层LVM(DLVM)。我们首先讨论经典LVM的定义,理论和应用,该定义和应用既是综合教程,又是对经典LVM的简短申请调查。然后,我们对当前主流DLVM进行了彻底的介绍,重点是其理论和模型体系结构,此后不久就提供了有关DLVM的工业应用的详细调查。上述两种类型的LVM具有明显的优势和缺点。具体而言,经典的LVM具有简洁的原理和良好的解释性,但是它们的模型能力无法解决复杂的任务。基于神经网络的DLVM具有足够的模型能力,可以在复杂的场景中实现令人满意的性能,但它以模型的解释性和效率为例。旨在结合美德并减轻这两种类型的LVM的缺点,并探索非神经网络的举止以建立深层模型,我们提出了一个新颖的概念,称为“轻量级Deep LVM(LDLVM)”。在提出了这个新想法之后,该文章首先阐述了LDLVM的动机和内涵,然后提供了两个新颖的LDLVM,并详尽地描述了其原理,建筑和优点。最后,讨论了前景和机会,包括重要的开放问题和可能的研究方向。
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Batteries plays an essential role in modern energy ecosystem and are widely used in daily applications such as cell phones and electric vehicles. For many applications, the health status of batteries plays a critical role in the performance of the system by indicating efficient maintenance and on-time replacement. Directly modeling an individual battery using a computational models based on physical rules can be of low-efficiency, in terms of the difficulties in build such a model and the computational effort of tuning and running it especially on the edge. With the rapid development of sensor technology (to provide more insights into the system) and machine learning (to build capable yet fast model), it is now possible to directly build a data-riven model of the battery health status using the data collected from historical battery data (being possibly local and remote) to predict local battery health status in the future accurately. Nevertheless, most data-driven methods are trained based on the local battery data and lack the ability to extract common properties, such as generations and degradation, in the life span of other remote batteries. In this paper, we utilize a Gaussian process dynamical model (GPDM) to build a data-driven model of battery health status and propose a knowledge transfer method to extract common properties in the life span of all batteries to accurately predict the battery health status with and without features extracted from the local battery. For modern benchmark problems, the proposed method outperform the state-of-the-art methods with significant margins in terms of accuracy and is able to accuracy predict the regeneration process.
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电池储能系统(BES)可以有效地减轻可变生成的不确定性。降解是不可预防的,难以建模,并且可以预测诸如最受欢迎的锂离子电池(LIB)等电池。在本文中,我们提出了一种数据驱动的方法,以预测给定的预定电池操作专业文件的蝙蝠降解。特别是,提出了基于神经网络的电池降解(NNBD)模型,以用主要电池降解因子的输入来量化电池降解。当将拟议的NNBD模型限制为微电网日期调度(MDS)时,我们可以建立基于电池降解的MDS(BDMDS)模型,该模型可以考虑在拟议的基于循环的电池用途(CBUP)(CBUP)(CBUP)(CBUP)的情况下准确地考虑等效的电池降解成本NNBD模型的方法。由于所提出的NNBD模型是高度非线性的,因此BDMD很难解决。为了解决这个问题,本文提出了一个神经网络和优化解耦启发式(NNODH)算法,以有效解决此神经网络嵌入式优化问题。仿真结果表明,所提出的NNODH算法能够以最低的总成本(包括正常运行成本和电池降解成本)遵守最佳解决方案。
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多源机电耦合使燃料电池电动汽车(FCEV)的能源管理相对非线性和复杂,尤其是在4轮驱动(4WD)FCEV的类型中。复杂的非线性系统的准确观察状态是FCEV中出色的能源管理的基础。为了释放FCEV的节能潜力,为4WD FCEV提出了一种基于学习的新型鲁棒模型预测控制(LRMPC)策略,从而有助于多个能源之间的合适功率分布。基于机器学习(ML)的精心设计的策略将非线性系统的知识转化为具有出色稳健性能的显式控制方案。首先,具有高回归准确性和出色概括能力的ML方法是离线训练的,以建立SOC的精确状态观察者。然后,使用国家观察者生成的SOC的显式数据表用于抓住准确的状态更改,其输入功能包括车辆状态和车辆组件状态。具体来说,提供未来速度参考的车辆速度估计是由深森林构建的。接下来,将包括显式数据表和车辆速度估计的组件与模型预测控制(MPC)结合使用,以释放FCEV中多释放系统的最新能源节能能力,其名称是LRMPC。最后,在模拟测试中进行详细评估以验证LRMPC的进步性能。相应的结果突出了LRMPC的最佳控制效应和强大的实时应用能力。
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作为有关健康状况的重要组成部分,数据驱动的先进健康(SOH)估计已成为锂离子电池(LIBS)的主导地位。为了处理跨电池的数据差异,当前的SOH估计模型参与转移学习(TL),该模型保留通过重复使用离线训练模型的部分结构而获得的APRIORII知识。但是,电池完整生命周期的多种降解模式使追求TL的挑战。引入了阶段的概念来描述呈现出类似降解模式的连续循环的集合。提出了一个可转移的多级SOH估计模型,以在同一阶段跨电池执行TL,由四个步骤组成。首先,有了确定的阶段信息,将来自源电池的原始循环数据重建到具有高尺寸的相空间中,从而探索传感器有限的隐藏动力学。接下来,在每个阶段跨循环的域不变表示是通过与重建数据的循环差异子空间提出的。第三,考虑到不同阶段之间不平衡的放电循环,提出了一个由长期短期存储网络和具有拟议时间胶囊网络的强大模型组成的切换估计策略,以提高估计精度。最后,当目标电池的循环一致性漂移时,更新方案会补偿估计错误。提出的方法在各种传输任务中的竞争算法优于其竞争算法,用于带有三个电池的运营基准测试。
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Accurate traffic flow prediction, a hotspot for intelligent transportation research, is the prerequisite for mastering traffic and making travel plans. The speed of traffic flow can be affected by roads condition, weather, holidays, etc. Furthermore, the sensors to catch the information about traffic flow will be interfered with by environmental factors such as illumination, collection time, occlusion, etc. Therefore, the traffic flow in the practical transportation system is complicated, uncertain, and challenging to predict accurately. This paper proposes a deep encoder-decoder prediction framework based on variational Bayesian inference. A Bayesian neural network is constructed by combining variational inference with gated recurrent units (GRU) and used as the deep neural network unit of the encoder-decoder framework to mine the intrinsic dynamics of traffic flow. Then, the variational inference is introduced into the multi-head attention mechanism to avoid noise-induced deterioration of prediction accuracy. The proposed model achieves superior prediction performance on the Guangzhou urban traffic flow dataset over the benchmarks, particularly when the long-term prediction.
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The high emission and low energy efficiency caused by internal combustion engines (ICE) have become unacceptable under environmental regulations and the energy crisis. As a promising alternative solution, multi-power source electric vehicles (MPS-EVs) introduce different clean energy systems to improve powertrain efficiency. The energy management strategy (EMS) is a critical technology for MPS-EVs to maximize efficiency, fuel economy, and range. Reinforcement learning (RL) has become an effective methodology for the development of EMS. RL has received continuous attention and research, but there is still a lack of systematic analysis of the design elements of RL-based EMS. To this end, this paper presents an in-depth analysis of the current research on RL-based EMS (RL-EMS) and summarizes the design elements of RL-based EMS. This paper first summarizes the previous applications of RL in EMS from five aspects: algorithm, perception scheme, decision scheme, reward function, and innovative training method. The contribution of advanced algorithms to the training effect is shown, the perception and control schemes in the literature are analyzed in detail, different reward function settings are classified, and innovative training methods with their roles are elaborated. Finally, by comparing the development routes of RL and RL-EMS, this paper identifies the gap between advanced RL solutions and existing RL-EMS. Finally, this paper suggests potential development directions for implementing advanced artificial intelligence (AI) solutions in EMS.
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准确的交通状况预测为车辆环境协调和交通管制任务提供了坚实的基础。由于道路网络数据在空间分布中的复杂性以及深度学习方法的多样性,有效定义流量数据并充分捕获数据中复杂的空间非线性特征变得具有挑战性。本文将两种分层图池方法应用于流量预测任务,以减少图形信息冗余。首先,本文验证了流量预测任务中层次图池方法的有效性。分层图合并方法与其他基线在预测性能上形成鲜明对比。其次,应用了两种主流分层图池方法,节点群集池和节点下降池,用于分析流量预测中的优势和弱点。最后,对于上述图神经网络,本文比较了不同图网络输入对流量预测准确性的预测效应。分析和汇总定义图网络的有效方法。
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预测不同托卡马克人的破坏是要克服的巨大障碍。未来的Tokamaks在高性能排放时几乎无法忍受中断。很少有高性能的破坏排放几乎无法构成丰富的训练集,这使得当前数据驱动的方法难以获得可接受的结果。能够将在一个Tokamak训练的中断预测模型转移到另一种训练的机器学习方法以解决该问题。关键是一个包含特征提取器的破坏预测模型,该模型能够在Tokamak诊断数据中提取常见的破坏前体痕迹,并具有可转移的破坏分类器。基于上面的问题,该论文首先提出了专门针对Tokamaks上的普通诊断中的破坏前体特征而设计的深融合功能提取器,该特征是根据当前已知的破坏前体,为可转移模型提供了有希望的基础。通过与J-Text上的手动特征提取进行比较,可以证明融合功能提取器。基于在J-TEXT上训练的功能提取器,将中断预测模型转移到East数据中,仅来自East实验的20次放电。该性能与经过1896年出院的模型相当。从其他模型培训方案之间的比较,转移学习表明了其在预测不同托卡马克人的破坏方面的潜力。
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REED继电器是功能测试的基本组成部分,与电子产品的成功质量检查密切相关。为了为REED继电器提供准确的剩余使用寿命(RUL)估计,根据以下三个考虑,提出了具有降解模式聚类的混合深度学习网络。首先,对于REED继电器,观察到多种降解行为,因此提供了基于动态的$ K $ -MEANS聚类,以区分彼此的退化模式。其次,尽管适当的功能选择具有重要意义,但很少有研究可以指导选择。提出的方法建议进行操作规则,以实施轻松实施。第三,提出了用于剩余使用寿命估计的神经网络(RULNET),以解决卷积神经网络(CNN)在捕获顺序数据的时间信息中的弱点,该信息在卷积操作的高级特征表示后结合了时间相关能力。通过这种方式,lulnet的三种变体由健康指标,具有自组织地图的功能或具有曲线拟合的功能构建。最终,将提出的混合模型与典型的基线模型(包括CNN和长期记忆网络(LSTM))进行了比较,该模型通过具有两个不同不同降级方式的实用REED继电器数据集进行了比较。两种降解案例的结果表明,所提出的方法在索引均方根误差方面优于CNN和LSTM。
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高光谱图像(HSI)分类一直是决定的热门话题,因为高光谱图像具有丰富的空间和光谱信息,并为区分不同的土地覆盖物体提供了有力的基础。从深度学习技术的发展中受益,基于深度学习的HSI分类方法已实现了有希望的表现。最近,已经提出了一些用于HSI分类的神经架构搜索(NAS)算法,这将HSI分类的准确性进一步提高到了新的水平。在本文中,NAS和变压器首次合并用于处理HSI分类任务。与以前的工作相比,提出的方法有两个主要差异。首先,我们重新访问了先前的HSI分类NAS方法中设计的搜索空间,并提出了一个新型的混合搜索空间,该搜索空间由空间主导的细胞和频谱主导的单元组成。与以前的工作中提出的搜索空间相比,所提出的混合搜索空间与HSI数据的特征更加一致,即HSIS具有相对较低的空间分辨率和非常高的光谱分辨率。其次,为了进一步提高分类准确性,我们尝试将新兴变压器模块移植到自动设计的卷积神经网络(CNN)上,以将全局信息添加到CNN学到的局部区域的特征中。三个公共HSI数据集的实验结果表明,所提出的方法的性能要比比较方法更好,包括手动设计的网络和基于NAS的HSI分类方法。特别是在最近被捕获的休斯顿大学数据集中,总体准确性提高了近6个百分点。代码可在以下网址获得:https://github.com/cecilia-xue/hyt-nas。
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随着Gen III核反应堆的质量构建,使用深度学习(DL)技术是一种流行的趋势,以快速有效地诊断可能发生的事故。为了克服使用深度学习理论诊断反应堆事故的先前工作的常见问题,本文提出了一个诊断过程,以确保对嘈杂和残废的数据的鲁棒性稳健性并且可以解释。首先,提出了一种新颖的剥离垫垫自动编码器(DPAE)来提取监视数据,其表示提取器仍在具有高达25.0的信噪比的干扰数据上有效,并监视丢失的数据丢失的数据高达40.0%。其次,提出了使用DPAE编码器提取表示形式的诊断框架,然后提出了浅统计学习算法,并在41.8%和80.8%的分类和回归任务评估指标上测试了这种逐步诊断方法,并在受干扰的数据集上进行了测试 - 到端诊断方法。最后,提出了使用SHAP和特征消融的分层解释算法,以分析输入监视参数的重要性并验证高重要性参数的有效性。这项研究的结果提供了一种参考方法,用于在具有高安全性要求的情况下在场景中构建强大而可解释的智能反应堆异常诊断系统。
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提出了一种自动编码器(AE)极限学习机(ELM)-AE-ELM模型,以根据相互信息算法(MI),AE和ELM的组合来预测NOX发射浓度。首先,实用变量的重要性由MI算法计算,并分析了该机制以确定与NOX发射浓度相关的变量。然后,进一步分析了所选变量与NOX发射浓度之间的时间延迟相关性,以重建建模数据。随后,将AE应用于输入变量中的隐藏特征。最后,ELM算法建立了NOX发射浓度与深度特征之间的关系。实用数据的实验结果表明,与最先进的模型相比,提出的模型显示出有希望的性能。
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