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基于数据-物理混合模型的菇房空调节能控制方法
1
作者 孔祥书 郑文刚 +3 位作者 张馨 王明飞 单飞飞 赵倩 《农业工程学报》 北大核心 2025年第4期309-317,共9页
针对模型预测控制在菇房节能控制中存在纯数据驱动温度预测模型可解释性差、优化求解速度慢等问题,该研究提出了一种基于数据-物理混合模型的菇房空调节能控制方法。首先,使用门控循环单元神经网络(gated recurrent unit neural network... 针对模型预测控制在菇房节能控制中存在纯数据驱动温度预测模型可解释性差、优化求解速度慢等问题,该研究提出了一种基于数据-物理混合模型的菇房空调节能控制方法。首先,使用门控循环单元神经网络(gated recurrent unit neural network, GRU)与注意力机制(attention)作为预测模型,将菇房内部热平衡方程纳入损失函数中,实现基于数据-物理混合模型的菇房温度预测方法。然后,基于模型输出与参考轨迹的偏离程度和设备控制量建立目标函数。最后,利用改进型Adam算法快速地求解出空调在控制时域内的最优控制序列,实现菇房空调能耗最优控制。试验结果表明:与纯数据驱动的GRU模型相比,本文所提出的菇房温度预测模型,预测精度提高18%,均方根误差可控制在0.10℃内。与自适应矩估计(adaptive moment estimation,Adam)优化算法相比,改进型Adam算法适应度值降低6%,与带精英策略的快速非支配排序遗传算法相比(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ, NSGA-Ⅱ)运算时长减少81%。与传统的阈值控制方法相比,本文所提出的模型预测控制方法跟踪精度提高63%,控制精度的均方根误差平均降低了73%,空调能耗平均降低了12%。该研究为菇房空调的节能控制提供了有效的控制方法。 展开更多
关键词 节能 模型预测控制 深度学习 数据-物理混合驱动模型 菇房
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物理-数据-知识混合驱动的人机混合增强智能系统管控方法 被引量：4
2
作者 张俊 许沛东 +10 位作者 陈思远 高天露 戴宇欣 张科 赵杭 高杰迈 白昱阳 李金星 张浩然 李湘 陈玖香 《智能科学与技术学报》 2022年第4期571-583,共13页
当代系统认知、管理与控制的核心理论、方法与技术已经转移到大数据和人工智能技术上,这导致当前人工智能技术条件局限与复杂系统认知、管理、控制的需求之间形成了一道鸿沟。因此,现实的需求催生了人工智能的一种新型形态——人机混合... 当代系统认知、管理与控制的核心理论、方法与技术已经转移到大数据和人工智能技术上,这导致当前人工智能技术条件局限与复杂系统认知、管理、控制的需求之间形成了一道鸿沟。因此,现实的需求催生了人工智能的一种新型形态——人机混合增强智能形态,即人类智能与机器智能协同贯穿于系统认知、管理、控制等过程的始终,人类的认知和机器智能认知互相混合,形成增强型的智能形态,这种形态是人工智能或机器智能可行的、重要的成长模式。提出了一种物理-数据-知识混合驱动的人机混合增强智能系统管控方法。从可信分布式数据、计算和算法,物理深度学习,融合系统运行规则的混合型深度强化学习,因果分析,可解释性AI与数字人5个方面详细阐述了所提方法。最后,以电力系统调控为背景,以3个应用为例分析了所提方法的应用方式和技术路径。 展开更多
关键词 物理-数据-知识混合驱动方法 人机混合增强智能 系统管理与控制 物理深度学习 因果分析 可解释AI 虚拟数字人
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基于知识-数据混合驱动的综合能源系统多元负荷预测方法 被引量：2
3
作者 王力成 王子非 +2 位作者 邓宝华 凌锋 张有兵 《高技术通讯》 CAS 2023年第8期791-801,共11页
当前的综合能源系统(IES)负荷预测方法几乎都是单一的数据驱动方法,忽略了IES中的能量耦合关系。此外,在现有的研究中,数据驱动方法的训练数据主要集中于历史负荷、气象等影响因素,较少考虑可再生能源出力以及不同能源供应给IES负荷预... 当前的综合能源系统(IES)负荷预测方法几乎都是单一的数据驱动方法,忽略了IES中的能量耦合关系。此外,在现有的研究中,数据驱动方法的训练数据主要集中于历史负荷、气象等影响因素,较少考虑可再生能源出力以及不同能源供应给IES负荷预测结果带来的影响。针对上述问题,本文提出一种知识-数据混合驱动的IES多元负荷预测方法。该方法首先通过解析模型对IES中的能量耦合特性知识进行描述,并利用该知识模型对原始样本数据进行重构。然后将重构后的新样本数据作为数据驱动模型的训练样本,并使用基于随机森林算法的特征选择方法和Dropout技术提高模型的泛化能力。最后采用某IES工业园区的实际数据对本文所提方法的有效性进行了验证。仿真结果表明,该方法相较于传统单一数据驱动模型具有更好的预测效果和较高的可靠性。 展开更多
关键词 综合能源系统(IES) 知识-数据混合驱动 能量耦合特性 多元负荷预测 随机森林算法 Dropout技术
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知识-数据混合驱动的电网频率协同控制算法 被引量：8
4
作者 王力成 邓宝华 +3 位作者 黄刚 戴汉扬 李艳 张有兵 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第23期8523-8533,共11页
可再生能源对传统同步机组的持续替代在加剧电源侧功率波动的同时,还显著降低了系统整体惯量水平,进而对电网的频率稳定造成了严峻挑战。针对新形态下电网频率控制难题,提出了一种“集中式训练、分布式执行”的知识-数据混合驱动算法以... 可再生能源对传统同步机组的持续替代在加剧电源侧功率波动的同时,还显著降低了系统整体惯量水平,进而对电网的频率稳定造成了严峻挑战。针对新形态下电网频率控制难题,提出了一种“集中式训练、分布式执行”的知识-数据混合驱动算法以实现含储能的多机系统对频率偏差的快速协同响应。该算法采用演员-评论家架构,以深度策略网络作为演员,构建起本地信息与控制器动作的映射关系;以系统频率偏差和发电机/储能系统出力关于控制器输出动作的策略梯度解析表达式构建评论家,辅助深度策略网络参数的离线训练。训练完备的各智能体(深度策略网络)可以仅依赖本地状态信息实现发电机和储能系统间兼顾快速频率响应与整体调频成本的实时协同运行。仿真结果验证了所提算法在频率控制效果、系统调频总成本以及收敛速度等方面相较传统方法的优越性。 展开更多
关键词 深度强化学习 储能系统 电力系统频率控制 知识-数据混合驱动 低惯量系统
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数据驱动的金属疲劳寿命模型研究进展
5
作者 甘磊 吴昊 仲政 《力学进展》 北大核心 2025年第1期30-79,共50页
金属疲劳寿命模型是开展工程结构完整性和可靠性评估的基础.传统的知识驱动模型关注疲劳机理和数理逻辑,一般具有明确的物理意义,并且可高度概括疲劳失效过程.然而,随着对结构安全性要求的日益提高以及新兴工程材料的不断涌现,传统模型... 金属疲劳寿命模型是开展工程结构完整性和可靠性评估的基础.传统的知识驱动模型关注疲劳机理和数理逻辑,一般具有明确的物理意义,并且可高度概括疲劳失效过程.然而,随着对结构安全性要求的日益提高以及新兴工程材料的不断涌现,传统模型在预测能力、应用场景、工程适用性等方面都逐渐显现出局限性.近年来,由人工智能赋能的数据驱动模型在金属疲劳寿命研究领域受到了广泛关注,相关研究成果正逐步应用于解决包括单轴疲劳、多轴疲劳、变幅疲劳在内的各类经典疲劳问题.数据驱动模型能够在最小化人因误差的情况下,从多变量作用中解析出对疲劳寿命的最优显\隐式表达,可揭示传统方法难以发现的失效规律,已然成为领域内新的研究热点.本文综述了当前数据驱动模型在金属疲劳寿命预测方面的研究进展,首先总结了纯数据驱动模型的一般应用流程及其应用现状,其次归纳了各类知识-数据混合驱动模型的实现方式及应用优势,最后对未来潜在研究方向及挑战进行了探讨与展望. 展开更多
关键词 疲劳寿命预测 金属 数据驱动模型 知识-数据混合驱动模型
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数据驱动的扭曲均值-半方差投资组合选择 被引量：1
6
作者 杨东方 李孟雨 +2 位作者 王天放 米辉 刘国祥 《南京师大学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第2期7-14,共8页
运用样本平均近似的数据驱动方法研究了带概率扭曲的均值-半方差投资组合优化模型,结合经典的遗传算法(ICA)和帝国竞争算法(GA),提出了ICA-GA混合算法.利用真实市场数据,对模型进行实证分析并求解有效前沿.最后,通过比较算法程序运行时... 运用样本平均近似的数据驱动方法研究了带概率扭曲的均值-半方差投资组合优化模型,结合经典的遗传算法(ICA)和帝国竞争算法(GA),提出了ICA-GA混合算法.利用真实市场数据,对模型进行实证分析并求解有效前沿.最后,通过比较算法程序运行时间,表明本文创新的ICA-GA混合算法融合了帝国竞争算法和遗传算法两者的优势,比它们有更好的表现. 展开更多
关键词 带概率扭曲的均值-半方差 投资组合优化 ICA-GA混合算法 数据驱动方法
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信息-物理-社会视角下的配电系统优化调度 被引量：2
7
作者 刘宏伟 赵丽萍 李玉付 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2022年第5期26-33,共8页
针对考虑需求响应的配电系统的优化调度问题,从信息-物理-社会系统的角度分析了需求响应建模面临的挑战,即信息域的有限数据信息、社会域的有限理性和物理域的源荷互动特性,综合考虑有限的数据信息和用户的有限理性,建立了模型-数据混... 针对考虑需求响应的配电系统的优化调度问题,从信息-物理-社会系统的角度分析了需求响应建模面临的挑战,即信息域的有限数据信息、社会域的有限理性和物理域的源荷互动特性,综合考虑有限的数据信息和用户的有限理性,建立了模型-数据混合驱动的需求响应(demand request,DR)建模方法,提出了基于Stackelberg博弈的配电网运营商(distribution network operators,DNO)与电力用户之间的优化调度方法。基于我国某省电网的实际负荷、电价数据进行仿真分析,结果表明,所提出的需求响应建模方法能够很好地刻画用户的实际响应行为,所提基于Stackelberg博弈的优化调度方法有利于降低DNO和用户成本,对促进可再生能源的利用具有积极作用。 展开更多
关键词 信息-物理-社会系统 需求响应 有限理性 STACKELBERG博弈 模型-数据混合驱动
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基于内嵌物理知识卷积神经网络的电力系统暂态稳定评估 被引量：2
8
作者 陆旭 张理寅 +2 位作者 李更丰 别朝红 段超 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期107-119,共13页
针对现有数据驱动的电力系统暂态评估方法依赖大规模数据集且可解释性不足的问题,文中将物理知识嵌入传统数据驱动方法,提出一种基于内嵌物理知识卷积神经网络的电力系统暂态稳定评估方法。该方法考虑大规模风电并网的电力系统,将电力... 针对现有数据驱动的电力系统暂态评估方法依赖大规模数据集且可解释性不足的问题,文中将物理知识嵌入传统数据驱动方法,提出一种基于内嵌物理知识卷积神经网络的电力系统暂态稳定评估方法。该方法考虑大规模风电并网的电力系统,将电力系统暂态稳定物理方程内嵌至神经网络损失函数,通过神经网络直接逼近物理过程,使输出结果满足物理规律,提高暂态稳定评估的可靠性与可解释性。通过数据与知识双驱动,所提方法不依赖大规模训练数据集,依然具有较好的鲁棒性与泛化能力。此外,所提方法通过卷积神经网络进行特征提取与降维,解决拓扑数据无法直接作为神经网络输入的难题。在含风机的IEEE 9节点和IEEE 39节点测试系统上的实验结果表明,所提方法在准确率、计算效率、泛化能力等方面相较现有方法有显著提升。 展开更多
关键词 内嵌物理知识卷积神经网络 知识-数据混合驱动 功角 暂态稳定性 机器学习 可解释性
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数据-知识混合驱动的离散制造系统智能控制体系构架研究
9
作者 张党 赵永宣 +1 位作者 王振军 张映锋 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1-10,20,共11页
在分析当前离散制造系统智能控制、基于数据知识化的制造资源智能化配置、数据与知识驱动算法迭代演进方面所面临挑战的基础上,提出一种数据-知识混合驱动的离散制造系统智能控制体系构架,并进一步分析数据-知识混合驱动在制造系统的多... 在分析当前离散制造系统智能控制、基于数据知识化的制造资源智能化配置、数据与知识驱动算法迭代演进方面所面临挑战的基础上,提出一种数据-知识混合驱动的离散制造系统智能控制体系构架,并进一步分析数据-知识混合驱动在制造系统的多维运作机理。进而,针对架构操作层制造资源端,结合信息物理系统和工业物联技术,设计一种基于操作层与算法层动态交互的制造资源端配置方法。针对架构算法层中数据驱动与知识驱动算法固有优缺点,提炼出数据-知识混合驱动算法在离散制造场景的三种应用模式。所提体系和策略可为新一代离散制造系统的智能控制提供一种理论参考。 展开更多
关键词 智能制造 离散制造系统 数据-知识混合驱动 工业物联
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电力信息物理系统跨域攻击协同防御架构及机制研究 被引量：4
10
作者 张涛 费稼轩 +2 位作者 王琦 邵志鹏 蔡星浦 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1205-1218,共14页
我国电力基础设施已经发展成为具有高度信息化、自动化、智能化特征的信息物理融合系统.信息-物理交互在显著提升电力供给效率和性能的同时,也引入了新型网络安全威胁,通过发生于信息域并明确作用于物理域的跨域攻击,可造成电力基础设... 我国电力基础设施已经发展成为具有高度信息化、自动化、智能化特征的信息物理融合系统.信息-物理交互在显著提升电力供给效率和性能的同时,也引入了新型网络安全威胁,通过发生于信息域并明确作用于物理域的跨域攻击,可造成电力基础设施系统性瘫痪,继而引发大面积停电事故,而当前孤立的信息侧或物理侧防御体系难以有效应对跨域攻击威胁.本文介绍了电力系统面临的信息物理跨域攻击威胁现状,分析了传统防御方法面对跨域攻击时存在的不足,提出了一种信息物理协同的跨域攻击防御架构,在针对跨域攻击传播的不同阶段,从感知、辨识、阻断三个角度设计了防御方法,通过算例验证了所提信息物理协同防御架构能够有效保障电力系统安全稳定运行. 展开更多
关键词 电力信息物理系统 信息物理协同 跨域攻击 协同防御 知识-数据驱动 电力系统安全
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