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An Integrated Approach to Condition-Based Maintenance Decision-Making of Planetary Gearboxes: Combining Temporal Convolutional Network Auto Encoders with Wiener Process
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作者 Bo Zhu Enzhi Dong +3 位作者 Zhonghua Cheng Xianbiao Zhan Kexin Jiang Rongcai Wang 《Computers, Materials & Continua》 2026年第1期661-686,共26页
With the increasing complexity of industrial automation,planetary gearboxes play a vital role in largescale equipment transmission systems,directly impacting operational efficiency and safety.Traditional maintenance s... With the increasing complexity of industrial automation,planetary gearboxes play a vital role in largescale equipment transmission systems,directly impacting operational efficiency and safety.Traditional maintenance strategies often struggle to accurately predict the degradation process of equipment,leading to excessive maintenance costs or potential failure risks.However,existing prediction methods based on statistical models are difficult to adapt to nonlinear degradation processes.To address these challenges,this study proposes a novel condition-based maintenance framework for planetary gearboxes.A comprehensive full-lifecycle degradation experiment was conducted to collect raw vibration signals,which were then processed using a temporal convolutional network autoencoder with multi-scale perception capability to extract deep temporal degradation features,enabling the collaborative extraction of longperiod meshing frequencies and short-term impact features from the vibration signals.Kernel principal component analysis was employed to fuse and normalize these features,enhancing the characterization of degradation progression.A nonlinear Wiener process was used to model the degradation trajectory,with a threshold decay function introduced to dynamically adjust maintenance strategies,and model parameters optimized through maximum likelihood estimation.Meanwhile,the maintenance strategy was optimized to minimize costs per unit time,determining the optimal maintenance timing and preventive maintenance threshold.The comprehensive indicator of degradation trends extracted by this method reaches 0.756,which is 41.2%higher than that of traditional time-domain features;the dynamic threshold strategy reduces the maintenance cost per unit time to 55.56,which is 8.9%better than that of the static threshold optimization.Experimental results demonstrate significant reductions in maintenance costs while enhancing system reliability and safety.This study realizes the organic integration of deep learning and reliability theory in the maintenance of planetary gearboxes,provides an interpretable solution for the predictive maintenance of complex mechanical systems,and promotes the development of condition-based maintenance strategies for planetary gearboxes. 展开更多
关键词 temporal convolutional network autoencoder full lifecycle degradation experiment nonlinear Wiener process condition-based maintenance decision-making fault monitoring
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Deep Learning Framework for Predicting Essential Proteins with Temporal Convolutional Networks
2
作者 LU Pengli YANG Peishi LIAO Yonggang 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 2025年第3期510-520,共11页
Essential proteins are an indispensable part of cells and play an extremely significant role in genetic disease diagnosis and drug development.Therefore,the prediction of essential proteins has received extensive atte... Essential proteins are an indispensable part of cells and play an extremely significant role in genetic disease diagnosis and drug development.Therefore,the prediction of essential proteins has received extensive attention from researchers.Many centrality methods and machine learning algorithms have been proposed to predict essential proteins.Nevertheless,the topological characteristics learned by the centrality method are not comprehensive enough,resulting in low accuracy.In addition,machine learning algorithms need sufficient prior knowledge to select features,and the ability to solve imbalanced classification problems needs to be further strengthened.These two factors greatly affect the performance of predicting essential proteins.In this paper,we propose a deep learning framework based on temporal convolutional networks to predict essential proteins by integrating gene expression data and protein-protein interaction(PPI)network.We make use of the method of network embedding to automatically learn more abundant features of proteins in the PPI network.For gene expression data,we treat it as sequence data,and use temporal convolutional networks to extract sequence features.Finally,the two types of features are integrated and put into the multi-layer neural network to complete the final classification task.The performance of our method is evaluated by comparing with seven centrality methods,six machine learning algorithms,and two deep learning models.The results of the experiment show that our method is more effective than the comparison methods for predicting essential proteins. 展开更多
关键词 temporal convolutional networks node2vec protein-protein interaction(PPI)network essential proteins gene expression data
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一种融合MSC和时空双重注意力的TCN航迹预测方法
3
作者 焦卫东 杨蓓 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2026年第1期15-27,共13页
针对现有航迹预测模型难以有效提取多尺度时空特征,导致预测精度受限的问题,提出一种融合多尺度卷积(MSC)网络和时空双重注意力(STDA)的时间卷积网络(TCN)航迹预测方法MDAT-Net。MDAT-Net模型包含MSAT、MTAT航迹预测模块及投票模块。在... 针对现有航迹预测模型难以有效提取多尺度时空特征,导致预测精度受限的问题,提出一种融合多尺度卷积(MSC)网络和时空双重注意力(STDA)的时间卷积网络(TCN)航迹预测方法MDAT-Net。MDAT-Net模型包含MSAT、MTAT航迹预测模块及投票模块。在航迹预测模块中,为优化传统时间卷积网络中卷积核大小固定的问题,搭建由不同尺度卷积核组成的多尺度卷积架构,以更好地提取不同尺度的时空特征;为动态挖掘隐藏特征与目标特征之间的潜在相关性,引入空间注意力机制及时间注意力机制来自适应地关注重要信息,跳过次要信息。在投票模块中,决定各维度使用合适模块进行预测,以融合MSAT、MTAT航迹预测模块的优点,实现高精度的航迹预测。实验结果表明:MDAT-Net模型的均方根误差(RMSE)的改进率最高可达83.33%,平均绝对误差(MAE)的改进率最高可达85.85%,具有较高的准确性和鲁棒性。 展开更多
关键词 航迹预测 多尺度卷积 时间卷积网络 注意力机制 时空特征
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Using BlazePose on Spatial Temporal Graph Convolutional Networks for Action Recognition 被引量:2
4
作者 Motasem S.Alsawadi El-Sayed M.El-kenawy Miguel Rio 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2023年第1期19-36,共18页
The ever-growing available visual data(i.e.,uploaded videos and pictures by internet users)has attracted the research community’s attention in the computer vision field.Therefore,finding efficient solutions to extrac... The ever-growing available visual data(i.e.,uploaded videos and pictures by internet users)has attracted the research community’s attention in the computer vision field.Therefore,finding efficient solutions to extract knowledge from these sources is imperative.Recently,the BlazePose system has been released for skeleton extraction from images oriented to mobile devices.With this skeleton graph representation in place,a Spatial-Temporal Graph Convolutional Network can be implemented to predict the action.We hypothesize that just by changing the skeleton input data for a different set of joints that offers more information about the action of interest,it is possible to increase the performance of the Spatial-Temporal Graph Convolutional Network for HAR tasks.Hence,in this study,we present the first implementation of the BlazePose skeleton topology upon this architecture for action recognition.Moreover,we propose the Enhanced-BlazePose topology that can achieve better results than its predecessor.Additionally,we propose different skeleton detection thresholds that can improve the accuracy performance even further.We reached a top-1 accuracy performance of 40.1%on the Kinetics dataset.For the NTU-RGB+D dataset,we achieved 87.59%and 92.1%accuracy for Cross-Subject and Cross-View evaluation criteria,respectively. 展开更多
关键词 Action recognition BlazePose graph neural network OpenPose SKELETON spatial temporal graph convolution network
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基于TCN-MDN和概率潮流的电力系统灵活性量化分析方法
5
作者 高天宇 徐天奇 李琰 《现代电子技术》 北大核心 2026年第2期133-141,共9页
高比例可再生能源的接入使电力系统的潮流具有波动性和随机性,也为电力系统的灵活运行带来了挑战。为了应对挑战,首要策略是建立一种灵活性量化和分析方法,用来表征灵活性资源供需平衡与系统运行之间的关系,为此,提出一种基于神经网络... 高比例可再生能源的接入使电力系统的潮流具有波动性和随机性,也为电力系统的灵活运行带来了挑战。为了应对挑战,首要策略是建立一种灵活性量化和分析方法,用来表征灵活性资源供需平衡与系统运行之间的关系,为此,提出一种基于神经网络和概率潮流的电力系统灵活性量化和分析方法。首先,构建神经网络对可再生能源的出力进行多时间尺度的概率预测;其次,引入考虑静态特性的潮流模型,通过系统频率来反映电力系统有功灵活性的供需平衡;然后,改进半不变量法,结合Gram-Charlier级数展开得到系统频率和线路潮流的概率密度函数,以此量化电力系统灵活性;最后,基于修改后的IEEE-30节点系统,通过与蒙特卡洛法对比来验证所提方法的准确性。实验结果表明,所提方法能够在概率框架下量化电力系统的灵活性,具有较高的运算精度和较快的速度。 展开更多
关键词 时序混合密度网络 tcn 概率预测 线性潮流模型 半不变量法 灵活性量化 Gram-Charlier级数
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Blood Glucose Prediction Model Based on Prophet and Temporal Convolutional Networks
6
作者 Rong Xiao Jing Chen +1 位作者 Lei Wang Wei Liu 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2022年第4期413-421,共9页
Diabetes,as a chronic disease,is caused by the increase of blood glucose concentration due to pancreatic insulin production failure or insulin resistance in the body.Predicting the change trend of blood glucose level ... Diabetes,as a chronic disease,is caused by the increase of blood glucose concentration due to pancreatic insulin production failure or insulin resistance in the body.Predicting the change trend of blood glucose level in advance brings convenience for prompt treatment,so as to maintain blood glucose level within the recommended levels.Based on the flash glucose monitoring data,we propose a method that combines prophet with temporal convolutional networks(TCN)to achieve good experimental results in predicting patient blood glucose.The proposed model achieves high accuracy in the long-term and short-term prediction of blood glucose,and outperforms other models on the adaptability to non-stationary and detection capability of periodic changes. 展开更多
关键词 blood glucose temporal convolutional networks(tcn) seasonal decomposition
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基于TCN-LSTM模型的深基坑变形预测研究
7
作者 叶剑锋 《广州建筑》 2026年第1期72-77,共6页
由于深基坑变形发展趋势受复杂地质条件及动态施工环境影响,为保障基坑安全而对深基坑变形开展精准预测,是亟待突破的工程难题。为实现高精度与强鲁棒性的变形预测,该研究提出一种融合时序卷积网络(TCN)与长短期记忆网络(LSTM)的混合深... 由于深基坑变形发展趋势受复杂地质条件及动态施工环境影响,为保障基坑安全而对深基坑变形开展精准预测,是亟待突破的工程难题。为实现高精度与强鲁棒性的变形预测,该研究提出一种融合时序卷积网络(TCN)与长短期记忆网络(LSTM)的混合深度学习模型(TCN-LSTM)。该模型通过TCN中的扩张因果卷积操作提取多尺度时序特征,并利用LSTM的门控机制建模长期依赖与非线性的动态演化过程。TCN与LSTM的跨模态集成有效增强了模型的特征表达与泛化能力。基于广州某医院深基坑工程的实测数据开展对比实验,结果表明:所提出的TCN-LSTM模型在拟合优度(R^(2))、均方误差(MSE)与平均绝对误差(MAE)三项指标上均显著优于传统RNN、LSTM及CNNLSTM模型,其R^(2)分别提升97.43%、80.59%及11.38%,MSE分别降低33.01%、23.66%与10.13%,MAE分别降低57.81%、49.00%与35.46%,同时表现出优异的噪声鲁棒性。该研究为深基坑变形预测提供了一种可靠的解决方案,对工程风险的智能感知与主动防控具有重要理论价值与工程应用前景。 展开更多
关键词 深基坑 变形预测 时间卷积网络(tcn) 长短期记忆神经网络(LSTM) 混合深度学习模型(tcn-LSTM) 鲁棒性
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融合残差与VMD-TCN-BiLSTM混合网络的鄱阳湖总氮预测 被引量:1
8
作者 黄学平 辛攀 +3 位作者 吴永明 吴留兴 邓觅 姚忠 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第3期59-67,75,共10页
对湖泊水质进行准确、高效的预测,对于保护水资源、维护生态平衡以及促进经济发展等方面都具有重要意义。为此提出了一种基于模态分解、多维特征选择、时间卷积网络(TCN)、自注意力机制、双向长短期神经网络(BiLSTM)和双向门控循环单元(... 对湖泊水质进行准确、高效的预测,对于保护水资源、维护生态平衡以及促进经济发展等方面都具有重要意义。为此提出了一种基于模态分解、多维特征选择、时间卷积网络(TCN)、自注意力机制、双向长短期神经网络(BiLSTM)和双向门控循环单元(BiGRU)的湖泊总氮(TN)组合预测模型。首先,采用变分模态分解将TN原始序列分解成不同频率的本征模态函数(IMF),以降低原始序列的复杂度和非平稳性;随后,通过随机森林算法为每个IMF选择相关性强的特征,将筛选出的特征矩阵输入到添加自注意力机制的TCN-BiLSTM混合网络中进行建模,充分提取数据中隐藏的关键时序信息;最后,为进一步提升模型预测精度,采用BiGRU网络学习残差序列的细节特征,将残差与模型预测结果融合得到最终的预测值。以鄱阳湖都昌监测站的水质数据为例进行试验分析,结果表明本文模型相比于其他模型对TN浓度预测效果提升明显,其平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(R^(2))分别为0.03 mg/L、0.049 mg/L、0.992。 展开更多
关键词 水质预测 总氮 变分模态分解 时间卷积网络 集成预测
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改进黏菌算法优化TCN−LSTM−MHSA的巷道锚杆(索)应力预测模型 被引量:1
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作者 齐俊艳 车玉浩 +1 位作者 王磊 袁瑞甫 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期129-139,共11页
锚杆(索)应力的变化过程呈现明显的短期突变与长期时序依赖特征,而传统单一预测模型对长期趋势建模能力有限且对局部突变敏感性不足,往往难以全面捕捉上述复杂特征。针对该问题,提出一种基于改进黏菌算法(ISMA)优化时间卷积网络(TCN)−... 锚杆(索)应力的变化过程呈现明显的短期突变与长期时序依赖特征,而传统单一预测模型对长期趋势建模能力有限且对局部突变敏感性不足,往往难以全面捕捉上述复杂特征。针对该问题,提出一种基于改进黏菌算法(ISMA)优化时间卷积网络(TCN)−长短期记忆网络(LSTM)−多头自注意力机制(MHSA)的锚杆(索)应力预测模型。在煤矿巷道锚杆(索)应力预测问题中,模型训练过程通常涉及超参数调整、学习率选择等复杂优化任务,为提升模型的训练效率与预测精度,提出ISMA,引入邻域搜索与动态步长因子增强局部搜索能力,融合人工蜂群搜索机制提升全局搜索效率,有效增强模型跳出局部最优解的能力。TCN−LSTM−MHSA模型采用TCN提取局部时序特征,利用LSTM学习数据的长期依赖关系,通过MHSA强化对全局时序依赖的建模,从而提高模型对锚杆(索)应力的预测能力。在TCN−LSTM−MHSA模型的训练中利用ISMA对学习率进行迭代寻优,以提高模型的预测精度和速度。实验结果表明:①与黏菌算法(SMA)、遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)、麻雀搜索算法(SSA)相比,ISMA优化策略在多个基准函数测试中表现出更优的收敛速度与寻优能力。②在应力预测实验中,通过消融实验验证了TCN,LSTM,MHSA模块的必要性。③ISMA优化TCN−LSTM−MHSA模型在MAE,RMSE及R 2等指标上均优于BP,GRU等主流预测模型,具有更高的预测精度和稳定性。 展开更多
关键词 锚杆(索)支护 锚杆(索)应力预测 黏菌算法 时间卷积网络 长短期记忆网络 多头自注意力机制
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基于BWO优化VMD和TCN-BiGRU的短期风电功率预测 被引量:1
10
作者 逯静 张燕茹 王瑞 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期31-41,共11页
针对风力发电过程中出现的不平稳、波动性大等特点,为了更好地提高风力发电的预测精度,提出一种基于白鲸优化算法(BWO)的变分模态分解(VMD)和时序卷积网络(TCN)-双向门控循环单元(BiGRU)联合构建的短期风力发电功率预测模型。首先,由于... 针对风力发电过程中出现的不平稳、波动性大等特点,为了更好地提高风力发电的预测精度,提出一种基于白鲸优化算法(BWO)的变分模态分解(VMD)和时序卷积网络(TCN)-双向门控循环单元(BiGRU)联合构建的短期风力发电功率预测模型。首先,由于风电功率受多方面气象因素的共同影响,采用随机森林(RF)方法来确定气象因素特征的重要性,对特征进行排序并提取出最优的特征。其次,利用VMD将原始功率数据由不平稳序列分解成较平稳的子序列,为解决VMD的两个参数即模态数和惩罚因子难以人工确定的问题,使用BWO对VMD的参数进行寻优,利用优化后的VMD对非平稳电力信号进行有效分解。然后,将分解后的各平稳子序列加上提取出的最优特征进行TCN-BiGRU组合模型预测。最后,将各子序列的预测值进行叠加得到最终的结果。以中国的某风电场的实际数据为例,通过多种单一模型与组合模型对所提出的预测模型进行了仿真对比。仿真结果表明,所提出的基于BWO优化VMD和TCN-BiGRU联合预测方法具有较高的预测精度,其均方根误差、平均绝对误差及平均百分比误差的指标精度均比其他模型有所提高。本文方法在风电功率预测中具有显著优势。 展开更多
关键词 短期风功率预测 变分模态分解 随机森林 时序卷积网络 双向门控循环单元 白鲸优化算法
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基于融合聚类和BKA-VMD-TCN-BiLSTM的短期光伏功率预测 被引量:1
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作者 王瑞 李哲 逯静 《电子科技大学学报》 北大核心 2025年第4期592-603,共12页
针对光伏系统功率输出因天气条件波动大且随机性强的特点,提出了一种基于融合聚类的短期光伏功率组合预测模型。首先通过改进的Kmeans聚类算法(GMKmeans)将原始光伏数据集分为晴天、阴天和雨天3种天气模式。在此基础上,为解决变分模态分... 针对光伏系统功率输出因天气条件波动大且随机性强的特点,提出了一种基于融合聚类的短期光伏功率组合预测模型。首先通过改进的Kmeans聚类算法(GMKmeans)将原始光伏数据集分为晴天、阴天和雨天3种天气模式。在此基础上,为解决变分模态分解(VMD)分解数量和惩罚因子难以人工确定的问题,引入黑翅鸢优化算法(BKA)实现VMD参数的自适应优化。随后利用优化后的VMD将光伏功率时间序列数据分解成多个本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF),确保模型能够更深入地理解和模拟光伏功率随时间演变的复杂模式。最后,针对各IMF分量分别构建时序卷积网络(TCN)-双向长短期记忆网络(BiLSTM)组合预测模型,并将预测结果叠加重构,实现对整体光伏功率输出的高精度预测。实验结果表明,该预测模型提升了光伏功率预测的准确性和有效性。 展开更多
关键词 短期光伏功率预测 变分模态分解 黑翅鸢优化算法 时序卷积网络 双向长短期记忆网络
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基于CEEMDAN与TCN-Attention的陆态网络GNSS高程时间序列多尺度预测 被引量:1
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作者 罗亦泳 占奥文 冯小欢 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第8期781-790,共10页
提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和时间卷积网络-注意力机制(temporal convolutional network-attention mechanism,TCN-Attention)算法的... 提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和时间卷积网络-注意力机制(temporal convolutional network-attention mechanism,TCN-Attention)算法的多尺度预测模型(简称C-TCN-A),该模型可有效应用于GNSS高程时间序列缺失数据的插补和未来趋势的预测。该模型利用CEEMDAN对时间序列进行多尺度分解,然后基于TCN-Attention对不同尺度分量进行预测和重构得到预测结果。为验证模型的性能,选取12个观测站进行1 d与5 d预测,并与其他多种模型进行对比。结果表明,在1 d预测中,C-TCN-A的RMSE和MAE分别降低35%~40%和36%~41%,相关系数R提高25%~29%;在5 d预测中,C-TCN-A的RMSE和MAE分别降低20%~26%和20%~28%,相关系数R提高26%~33%。为验证模型的普适性,利用C-TCN-A对陆态网络99个观测站进行1 d与5 d预测。结果表明,RMSE和MAE指标总体上结果较好,误差分布集中,大多数误差小于4 mm;预测精度存在一定的空间分布差异,西北地区效果最佳。 展开更多
关键词 GNSS高程时间序列 陆态网络 改进经验模态分解 时间卷积网络
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基于VMD-CNN-BiTCN滚动轴承故障诊断 被引量:3
13
作者 徐志祥 玄永伟 +1 位作者 王洪洋 王壬杰 《微特电机》 2025年第2期68-73,共6页
针对滚动轴承故障诊断中,传统卷积神经网络(CNN)特征提取感受野受限、无法有效提取数据时序特征的问题,提出了一种CNN结合双向时间卷积网络(BiTCN)的模型,该模型能够扩展感受野并有效捕获数据的时序特征。将原始振动信号通过变分模态(V... 针对滚动轴承故障诊断中,传统卷积神经网络(CNN)特征提取感受野受限、无法有效提取数据时序特征的问题,提出了一种CNN结合双向时间卷积网络(BiTCN)的模型,该模型能够扩展感受野并有效捕获数据的时序特征。将原始振动信号通过变分模态(VMD)分解为K个本征模函数(IMF);将分解后的信号输入到CNN层中进行特征提取和信号压缩;将该信号送入BiTCN中,提取正反两个方向的时序特征,使用膨胀卷积最大化感受野;通过池化层和全连接层实现滚动轴承故障诊断。实验结果显示,该模型在特征提取能力和时序特征感知具有显著优势,能够在多个数据集中表现出良好的故障诊断性能和泛化能力。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 卷积神经网络 双向时间卷积网络 变分模态分解
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一种基于Attention-TCN-GRU的船舶轨迹预测模型 被引量:1
14
作者 郑元洲 黄海超 +3 位作者 钱龙 曹婧欣 侯文波 李鑫 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2025年第2期439-447,共9页
本文提出了一种串行Attention-TCN-GRU的轨迹预测模型.通过数据清洗和异常值处理等过程筛选出有效AIS数据,并采用三次样条插值算法补全船舶轨迹缺失值,有效提高数据的可用性.该模型将时间卷积神经网络(TCN)强大的时序数据特征提取能力... 本文提出了一种串行Attention-TCN-GRU的轨迹预测模型.通过数据清洗和异常值处理等过程筛选出有效AIS数据,并采用三次样条插值算法补全船舶轨迹缺失值,有效提高数据的可用性.该模型将时间卷积神经网络(TCN)强大的时序数据特征提取能力与门控循环网络(GRU)相结合,通过串行结构设计,有效提高了船舶航行信息的处理能力.同时针对内河船舶在桥区水域及大角度弯曲航道的航行特点,将注意力机制引入预测模型,实现了较高精确度的航迹数据特征提取和趋势预测.本文开展了基于AIS数据的多工况轨迹预测实验,结果表明:Attention-TCN-GRU对内河复杂水域船舶航迹预测精确度明显优于传统神经网络. 展开更多
关键词 船舶轨迹预测 AIS数据 时间卷积神经网络 注意力机制 Attention-tcn-GRU
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基于RIME优化VMD与TCN-Crossformer多尺度融合的短期电力负荷预测 被引量:2
15
作者 黄宇 胡怡然 +3 位作者 马金杰 梁博彦 崔玉雷 张浩 《电力科学与工程》 2025年第8期48-57,共10页
针对电力负荷序列的多尺度非平稳性与跨维度动态关联特征导致的协同建模难题,提出了一种基于霜冰优化算法(Rime optimization algorithm,RIME)改进的变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)与时间卷积网络(Temporal convolut... 针对电力负荷序列的多尺度非平稳性与跨维度动态关联特征导致的协同建模难题,提出了一种基于霜冰优化算法(Rime optimization algorithm,RIME)改进的变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)与时间卷积网络(Temporal convolutional network,TCN)-Crossformer多尺度融合的预测模型。首先,利用RIME算法以样本熵均值为适应度函数,自适应优化VMD的惩罚系数与模态数,抑制模态混叠并提升分解质量;其次,通过TCN的因果卷积与膨胀卷积结构提取各模态分量的局部时序波动特征,捕捉短期波动规律;最后,采用结合Crossformer的跨维度注意力机制,显式建模时间与特征维度的动态关联性,实现局部时序特征与全局依赖关系的多尺度协同融合。在南方某城市半小时级电力负荷数据集上的实验验证结果表明,相较于Informer等模型,所提模型的决定系数提升2.49%,平均绝对误差降低73.07%,且在四季预测中均表现出强鲁棒性。 展开更多
关键词 变分模态分解 跨维度注意力 RIME优化算法 时间卷积网络 Crossformer
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基于Transformer-TCN-GRU的场面滑行轨迹预测模型
16
作者 王兴隆 李国祥 +3 位作者 张钊 叶可 苏婷 葛京 《交通信息与安全》 北大核心 2025年第2期44-53,64,共11页
对于航空器滑行轨迹预测,现有方法在实时推算中等时间尺度内的未来位置精度较低,为进一步提高中等时间尺度内轨迹预测的精度,并保证实时预测的高效性,将Transformer网络、交叉注意力机制、时间卷积网络(temporal convolutional network,... 对于航空器滑行轨迹预测,现有方法在实时推算中等时间尺度内的未来位置精度较低,为进一步提高中等时间尺度内轨迹预测的精度,并保证实时预测的高效性,将Transformer网络、交叉注意力机制、时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)与门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)相结合,构建1种输出多条候选轨迹的地面滑行轨迹预测模型。引入Transformer编码器捕捉航空器历史轨迹数据中的时间依赖性和运动状态,获取轨迹特征序列的全局特征表示;结合机场矢量地图和管制系统给出的滑行路径指令计算航空器在未来计划的滑行路径坐标序列,使用交叉注意力机制,以轨迹序列的全局特征作为查询,关注路径坐标序列中对未来滑行影响最大的位置,将融合路径特征后的轨迹全局特征映射为多种模态,对应每条候选轨迹的特征;TCN-GRU轨迹解码器对每种模态的轨迹特征进行解码,捕捉轨迹序列中的长期时间依赖,输出多条预测轨迹及其概率。以国内某大型机场航空器真实滑行轨迹进行验证,未来8 s的位置轨迹预测最小平均位移误差(minimum average displacement error,minADE)为1.932 m,最小最终位移误差(minimum final displacement error,minFDE)为1.811 m,相较于单一的GRU、TCN模型,minADE降低14.10%、16.62%,minFDE降低30.88%、34.72%,测试样本平均耗时17.70 ms,可以准确、快速预测滑行轨迹,有利于保障飞行区的安全运行。 展开更多
关键词 滑行轨迹 轨迹预测 Transformer模型 时间卷积网络 门控循环单元
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基于非负矩阵分解的EEG-TCNet运动想象分类
17
作者 张学军 石宝明 《数据采集与处理》 北大核心 2025年第5期1361-1370,共10页
针对深度学习进行脑电信号(Electroencephalogram,EEG)的运动想象分类时,未利用通道特征研究通道之间相关性,以及没有充分发掘频率、时间和空间信息等问题,提出了一种基于非负矩阵分解(Nonnegative matrix factorization,NMF)的时间卷... 针对深度学习进行脑电信号(Electroencephalogram,EEG)的运动想象分类时,未利用通道特征研究通道之间相关性,以及没有充分发掘频率、时间和空间信息等问题,提出了一种基于非负矩阵分解(Nonnegative matrix factorization,NMF)的时间卷积网络(Temporal convolutional network,TCN)与紧凑型卷积神经网络EEGNet相结合的分类方法,记为NTEEGNet,以相对少量的参数来提高运动想象分类的性能。模型的NMF能更好地提取通道特征,且充分地利用了频率、时间和空间等信息;同时,在TCN的作用下,网络的感受野呈指数级增加,从而能在较少的参数下具有更强的特征提取能力。在BCI Competition Ⅳ 2a数据集上的实验结果表明,NTEEGNet的分类准确率达到83.99%,在EEG-TCNet的基础上提升了6.64%。 展开更多
关键词 运动想象 深度学习 卷积神经网络 非负矩阵分解 时间卷积网络
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基于AF-BiTCN的弹道中段目标HRRP识别
18
作者 王晓丹 王鹏 +2 位作者 宋亚飞 向前 李京泰 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第2期349-359,共11页
针对弹道中段目标高分辨距离像(HRRP)的时序特征提取和识别问题,为充分利用弹道中段目标HRRP的双向时序信息,进一步提高识别性能,提出一种基于加性融合双向时间卷积神经网络(AF-BiTCN)的识别方法。对HRRP数据采用双向时序滑窗法处理为... 针对弹道中段目标高分辨距离像(HRRP)的时序特征提取和识别问题,为充分利用弹道中段目标HRRP的双向时序信息,进一步提高识别性能,提出一种基于加性融合双向时间卷积神经网络(AF-BiTCN)的识别方法。对HRRP数据采用双向时序滑窗法处理为双向序列;构建BiTCN逐层提取HRRP的双向深层时序特征,并将双向时序特征采用加性策略融合;利用更加稳健的融合特征实现对弹道中段目标的识别,并使用Adam算法优化AF-BiTCN的收敛速度和稳定性。实验结果表明:所提的基于AF-BiTCN的弹道中段目标HRRP识别方法较堆叠选择长短期记忆网络(SLSTM)、堆叠门控循环单元(SGRU)等6种时序方法具有更高的准确率和更快的识别速度,在测试集上达到了96.60%的准确率,并且在噪声数据集上表现出更好的鲁棒性。 展开更多
关键词 双向时间卷积神经网络 弹道目标识别 特征融合 高分辨距离像 滑窗算法
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PAM结合TCN优化Transformer的光伏功率预测研究
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作者 张红 李峰 +2 位作者 马彦宏 姬文宣 郑启鹏 《计算机工程》 北大核心 2025年第10期140-149,共10页
准确的光伏功率预测对于提高电网稳定性和用电效率至关重要。针对现有研究难以同时考虑光伏功率长期依赖性和短期变化模式的缺陷,提出一种金字塔注意力模块(PAM)结合时间卷积网络(TCN)优化Transformer的光伏功率预测方法Solarformer。... 准确的光伏功率预测对于提高电网稳定性和用电效率至关重要。针对现有研究难以同时考虑光伏功率长期依赖性和短期变化模式的缺陷,提出一种金字塔注意力模块(PAM)结合时间卷积网络(TCN)优化Transformer的光伏功率预测方法Solarformer。基于多种特征选择机制筛选输入特征,增强对光伏数据特征的表征能力;利用粗粒度构造模块和PAM优化Transformer编码器,在多尺度上捕获光伏功率的长期时间依赖特征;利用光伏功率日出日落效应约束机制和TCN优化Transformer解码器,增强光伏功率的短期变化特征,以更好地捕捉其短期变化模式。在澳大利亚Sanyo数据集上进行实验,结果表明,Solarformer能够有效提高光伏功率的预测精度,相比DLinear模型,其均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和对称平均绝对百分比误差(SMAPE)分别降低了约7.45%、6.99%和14.10%。 展开更多
关键词 光伏功率预测 Transformer模型 金字塔注意力模块 约束机制 时间卷积网络
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基于PKO-XGBoost-TCN的锂电池SOH估计
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作者 高国章 刘长昊 +1 位作者 袁裕鹏 初建树 《电源技术》 北大核心 2025年第12期2553-2562,共10页
锂离子电池健康状态(state of health,SOH)的准确评估是电池管理系统的核心功能,直接关系到电池的寿命及运行安全性。作为SOH估计的关键环节,健康因子(health factors,HFs)的提取与选择直接决定了退化表征的有效性,提出一种基于斑鱼狗... 锂离子电池健康状态(state of health,SOH)的准确评估是电池管理系统的核心功能,直接关系到电池的寿命及运行安全性。作为SOH估计的关键环节,健康因子(health factors,HFs)的提取与选择直接决定了退化表征的有效性,提出一种基于斑鱼狗优化算法(pied kingfisher optimizer,PKO)、极端梯度提升算法(extreme gradient boosting,XGBoost)及时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)的SOH估计方法。该方法从充电电压曲线和增量容量曲线中提取HFs,利用PKO优化XGBoost特征选择过程,筛选出更具代表性的HF组合;随后采用TCN对时间序列建模,捕捉长期依赖关系。最后,在两个公开数据集上验证了本方法的有效性,并与其他机器学习模型进行了比较。结果表明,所提出方法具有较高SOH预测精度,在所有数据集上的平均绝对百分比误差均小于1.30%,平均绝对误差均低于0.85%,且数据量减小时,仍具有优良的稳定性。 展开更多
关键词 锂电池 健康状态估计 机器学习 斑鱼狗优化算法 极端梯度提升算法 时间卷积网络
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