控制理论与控制工程

作者: 时间:2024-12-19 点击数:

1.负责人:史纯阳副教授

2.团队成员:张志军、郭海丰、王义洋、孟昭军、孙禾、谷崇林、周璐

3.团队研究方向领域介绍:

方向1:史纯阳、王义洋。冶金复杂系统建模与优化控制。

冶金工业是现代工业的重要支柱,具有流程复杂、工艺耦合程度高、非线性强等特点,传统控制方法难以满足高效与稳定的生产要求。本研究方向旨在针对冶金系统的复杂特性,构建精确的数学模型,设计先进的优化控制策略,提升冶金系统的智能化与精确控制水平,推动冶金工业向绿色化、高效化发展。

该方向以实际生产数据与机理分析为依托,对冶金过程进行系统辨识,构建多尺度、多层次的数学模型。结合先进控制理论与优化算法,设计高效的控制器以解决冶金系统的非线性与强耦合问题。最终将优化控制算法应用于实际冶金生产设备,进行现场调试与性能优化,实现闭环控制。能够有效解决冶金复杂系统中工艺控制难题,提升系统的运行效率与产品质量,降低能源消耗与生产成本,为冶金工业的智能化与可持续发展提供技术支撑和解决方案。

方向2:张志军、孟昭军、谷崇林。机器人与无人机系统。

机器人控制与视觉图像技术:研究具有复杂结构的网络控制系统共性问题;研究机器图像视觉在机器人应用中的关键技术;研究二维视觉采集、测量系统设计;研究视觉测量在工业生产中的应用研究。

机器人基础理论与关键共性技术:研究机器人系统动力学及控制方法;研究机器人新型关键零部件及集成技术;研究机器人及光机电一体化系统集成技术;研究集机构、驱动、感知、控制为一体的机器人数字化关节设计理论及集成技术。

方向3:郭海丰、孙禾、周璐。检测技术与自动化装置。

专注于检测技术与自动化装置的前沿研究与应用开发。主要工作涵盖数字化升级改造,通过集成先进的传感器、执行器和通信技术,提升工业系统的智能化水平;构建精确的工业孪生虚拟模型,实现对物理设备的实时监控和预测性维护;通过机器学习和大数据分析,优化生产流程,提高生产效率和产品质量;搭建智能化生产线,实现生产过程的自动化和信息化管理;研究高安全装备的故障诊断与剩余使用寿命预测技术,以降低停机风险,延长设备寿命;探索基于机器视觉的智能检测与分类技术,提高产品质量检测的准确性和效率。

4.团队工作开展情况介绍:

控制理论与控制工程团队专注于控制系统的理论研究与工程应用,致力于推动自动控制与智能系统的发展。团队的核心目标是通过建模、控制算法设计与仿真验证、工业应用,解决复杂系统的稳定性、优化与高效控制问题,服务于工业自动化、智能制造与能源系统等领域。

研究方法方面,团队通过数学建模与数据驱动方法,构建非线性、不确定及多变量系统的精确模型。设计先进的鲁棒控制、最优控制与自适应控制算法,提升系统性能与稳定性。做到人工智能与机器学习方法,开发智能控制器,实现系统的自适应与高效调节。结合先进的机器人技术构建全方位、智能化工业控制体系。

团队自2023年建立以来,充分依托钢铁企业作为大研究背景,积极开展多方面研究工作并取得显著成果。团队成功获批市厅级及以上项目6项。横向课题6项。横向到款213.65万。发表SCI、EI共10余篇(第一作者);授权发明专利1项;申请发明专利10余项;授权实用新型专利2项;授权外观设计专利12项。获批辽宁省科技三等奖1项(会评通过)。承办《第七届电力电子与控制工程国际学术会议》EI国际会议1项。申请本溪市重点实验室1项。

团队已控制理论与控制工程为一体,已三个研究方向为两翼积极开展相关研究。目前团队正在开展的项目如下:

基于数据驱动的电力负荷预测关键技术研究;基于数据驱动与机理模型混合控制的炼铁工艺流程中能耗预报与模型优化研究;三维激光新型加工工艺控制技术与装备研究;基于激光焊接光谱合束高光束质量半导体激光光源研究;砂型3D打印工业机器人驱动控制系统开发;移动机器人智能巡检系统。

5.团队可转化成果介绍:

成果名称:面向复杂冶金环境复合控制数字化系统

成果介绍:多重复合数字化控制结合波形复现数字化技术,可实时预测负荷尖峰,利用国产化高频率控制器与多重复合控制器快速实时调节,使得负荷控制曲线平滑,延长了用电设备的寿命并且不影响生产的连续性,该系统预测平均误差小于3%,负荷控制成功率100%。该成果有较强的数据处理能、自主鲁棒、高精度控制等方面的基础理论和关键技术攻关,是一套灵活、适应性强、有容错能力的复合模糊控制数字化系统。

应用领域:通过采用该技术在冶金、电力企业数字化过程中更加简洁可视,节能减排中提高效率和准确率,为企业节能减排平均降幅达到12%,能源项目中对终点决策的预先判断减少了超调,同时也解决了一些工业企业控制对象非线性化和控制模型复杂的难题,是真正的节能、降耗、减少污染的绿色节能技术,社会和环境效益巨大。

经济社会效益预测:本项目主要针对冶金企业控制对象非线性化技术困难、模糊控制实现应用效率低等挑战,围绕控制信号数字化采集的基础理论和前沿技术,并开展多重复合控制、柔性切换等研究,具有重要的预期经济社会效益。

可转化方式:可通过合同能源管理的方式进行合作;也可开展合作研发,联合各方优势力量,基于成果开发新产品、根据改进算法等,共享成果与收益。

成果完成人:控制理论与控制工程科研团队

联系方式:18600678421


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