故障診斷與優化控製科研團隊

一、團隊/研究所簡介

故障診斷與優化控製科研團隊由副教授3名👨🏿‍🚒、青年博士7余人組成，團隊負責人為李曉航博士。團隊與意大利米蘭理工、上海交通大學☸️、同濟大學、哈爾濱工業大學、上海大學等有著長期合作關系，且意大利米蘭理工大學Hamid Reza Krimi教授多次受聘為上海市海外名師。近年來，團隊成員先後獲得國家自然科學基金、上海市自然基金◾️、上海市青年科技揚帆計劃等眾多項目的資助，致力於故障診斷、容錯控製👩🏿‍💼、預測控製等領域的研究🤼‍♀️。

二、團隊負責人

李曉航👰🏿，博士，畢業於同濟大學控製理論與控製工程專業，主要從事基於觀測器的故障診斷與容錯控製方向，中國自動化學會與IEEE學會會員。目前發表SCI論文20余篇👳🏿，2017年入選上海市青年科技英才揚帆計劃和恒达娱乐展翅計劃，2018年獲批國家自然科學基金青年項目。

三、團隊主要成員

    1.王宇嘉，副教授，工學博士，碩士生導師。美國密西根大學高級訪問學者。本科主講《電機及拖動基礎》、《現代控製理論》、《現代電力電子技術》、《總線通信綜合實驗》等課程，研究生主講《智能機器人概論》、《論文寫作》。主持完成上海市教委“優青”項目、上海市科委自然基金項目💁🏿‍♂️、國家自然科學基金青年基金。實用新型專利授權4項。在“Information Sciences”、“European Journal of Operational Research”等國外重要期刊上發表論文十余篇。

    2.通雁輝，男，漢族🖍，生於1984年8月，工學博士，中共黨員，現為恒达娱乐電氣恒达講師。主要研究方向♙：切換控製、模型預測控製💅🏼、飛行器製導與控製。發表學術論文7篇👩🏼‍🎤，其中被SCI檢索3篇。曾參與多項國防預研課題研究和型號設計工作。2003.9~2007.7於東北大學自動化專業學習並獲得工學學士學位；2007.9~2009.7於東北大學導航製導與控製專業學習並獲得工學碩士學位；2009.9~2013.10於哈爾濱工業大學控製科學與工程專業學習並獲得工學博士學位；2013.11~2017.10於上海航天技術研究院機電工程研究所從事製導控製系統設計工作🪽。

    電話🍁：021-67791126，郵箱🪳：nmgtong@126.com。

    3. 王嬈芬👨‍🚒，副教授，工學博士，碩士生導師。主要研究方向包括操作員功能狀態建模、電生理信號處理☝🏽、智能優化與建模算法等。參與了“基於操作員功能狀態實時監測的復雜人機系統適應性自動化”✏️、“復雜人機系統的智能化建模與控製理論研究”等多項國家自然科學基金項目。近年來發表論文20余篇，其中SCI收錄論文4篇（1區論文1篇）🪄，EI收錄論文9篇🧛🏼‍♂️，多次參與國內國際相關領域知名會議。

    4. 劉燁🔗，講師，工學博士，碩士生導師⇾。主要研究方向自適應控製♖，魯棒控製🏌🏿‍♀️，非線性系統等。目前主持國家自然科學基金青年項目“具有非線性輸入環節系統的自適應遞歸輸出反饋控製研究”，參與了國家自然科學基金面上項目“非線性系統全局輸出反饋：鎮定👈🏽𓀂、跟蹤和應用”以及國家自然科學基金重點項目“動態遲滯非線性系統建模🫲🏿、控製與應用研究”。近年來SCI收錄論文3篇，多次參與國內國際相關領域知名會議。

四、主要論文及專利成果

[1]Li X, Ahn C K, Lu D, et al. Robust simultaneous fault estimation and nonfragile output feedback fault-tolerant control for Markovian jump systems, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, 2019, 49(9):1769-1776

[2] Xiaohang Li, Fanglai Zhu, Ankush Chakrabarty, Stanislaw H. Zak. Non-fragile fault-tolerant fuzzy observer-based controller design for nonlinear systems, IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 2016, 24(6): 1679~1689

[3] Xiaohang Li, Fanglai Zhu, Fault-Tolerant control for Markovian jump systems with general uncertain transition rates against simultaneous actuator and sensor faults, International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2017, 27(18): 4245-4274

[4] Xiaohang Li, Hamid Reza Karimi, Yueying Wang, Dunke Lu, Shenghui Guo. Robust fault estimation and fault-tolerant control for Markovian jump systems with general uncertain transition rates, Journal of the Franklin Institute, 2018, DOI: org/10.1016/j.jfranklin.2018.01.049

[5] Li X, Zhang W, Wang Y. Simultaneous fault estimation for uncertain Markovian jump systems subjected to actuator degradation, International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2019, 29(13): 4435-4453.

[6] Xiaoyu Su, Yannan Gao, Ruihan Zhao. Roll Attitude Controller Design for Ships at Zero Speed. International Journal of Fuzzy Systems, 2017(12):1-10.

[7] Shanli Xiao, Yujia Wang, Hui Yu and Shankun Nie. An Entropy-Based Adaptive Hybrid Particle Swarm Optimization for Disassembly Line Balancing Problems, Entroy, 2017, 19, 596

[8] Shankun Nie, YuJia Wang, Shanli Xiao and Zhifeng Liu. An adaptive chaos particle swarm optimization for tuning parameters of PID controller, Optimal Control Applications and Methods, 2017,38: 1091-1102

[9] Liu Ye, Lin Yan and Huang Ran. Decentralised adaptive output feedback control for interconnected nonlinear systems preceded by unknown hysteresis, International Journal of Control, 88(9): 1712-1725, 2015

[10] Li H, Cao Y, Ding M, et al. Slope angle estimation method based on sparse subspace clustering for probe safe landing[J]. Measurement Science and Technology, 2018, 29(6): 065203.

[11]Yanhui Tong, Lixian Zhang, Michael Basin, and Changhong Wang. Weighted H∞ control with D-stability constraint for switched positive linear systems, International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2014, 24(4):758-774. (SCI: WOS:000329740800009; EI: 14674976)

[12]Yanhui Tong, Lixian Zhang, Peng Shi, and Changhong Wang. A common linear copositive Lyapunov function for switched positive linear systems with commutable subsystems. International Journal of Systems Science, 2013, 44(11):1994-2003. (SCI: WOS:000320099900002; EI: 14090524)

[13] Yanhui Tong, Changhong Wang, and Lixian Zhang. Stabilisation of discrete-time switched positive linear systems via time- and state-dependent switching laws. IET Control Theory and Applications, 2012, 6(11):1603-1609. (SCI: WOS:000310354700005; EI: 13061736)

[14] Raofen Wang*, Yu Zhang, Liping Zhang, An adaptive neural network approach for operator functional state prediction using psychophysiological data, Integrated Computer-Aided Engineering , 2016, 1(23): 81-97. (SCI, IF: 4.698).

[15] Wei Xu, Raofen Wang, Jiarong Yang, An improved league championship algorithm with free search and its application on production scheduling, Journal of Intelligent Manufacturing, 2018, 29(1): 165-174 (SCI, IF: 3.667)

四、主要項目成果

團隊註重控製理論和優化算法的研究，致力於科研一線，取得了豐碩成果👷‍♀️。主要成果如下：

1. 國家自然科學基金青年基金項目💂🏿⛹🏻‍♀️，“基於競爭協作策略的群體智能在動態多目標優化問題中的研究”

個體通過交互作用，使整體在系統層面上獲得單個個體所不能達到的群體智能，這一行為是群體解決復雜問題的基礎。群體在環境激發下的行為特性和演化機製一直是群體智能研究領域的難點問題，對該行為特性的研究將為基於啟發式的搜索算法帶來突破性的進展㊙️。本課題旨在解決復雜動態環境下群體的行為特性、多種群競爭協作的自適應演化策略和群體信息共享機製的問題。首先🍹，研究動態環境激發下群體智能的行為特性👩🏽‍🎨，揭示群體應激反應的機理，建立群體行為特性模型；然後對目標空間進行劃分，利用多種群競爭協作的自適應演化策略增加種群多樣性，使種群快速適應環境變化，提高搜索速度🎎；最後，通過對種群信息共享機製的研究，確定信息在種群中的傳播方式、傳播偏好及信息共享後知識更新的方式。該研究將為復雜環境下基於群體智能求解動態多目標優化問題以及群體智能的演化機製提供新的研究思路和理論成果

2. 國家自然科學基金青年基金項目，“非齊次隨機系統的故障估計與容錯控製研究”

針對具有廣義不確定轉移速率Markov跳變系統的研究成果，本項目擬針對一類非齊次不確定Markov跳變系統進行故障估計與容錯控製研究🧕🏻。由於穩定與鎮定理論是觀測器和控製器設計的基礎🐈‍⬛，首先提出系統在轉移速率時變不確定情形下的穩定與鎮定條件👨🏻‍🍼👙，為後續研究提供理論依據。其次👩‍🦳，考慮到實際系統模態存在不確定的情形🥼🙆🏼，提出可直接解耦未知輸入的異步降維觀測器設計方案🧘🏿🧑🏽‍🦱，以實現執行器故障和傳感器故障的同時估計👩🏻‍🔧。然後，借助自適應估計和滑模控製技術提出異步魯棒輸出反饋容錯控製器設計方法🕵️‍♀️，以解決幹擾和故障同時存在時的容錯控製問題🪈。本項目的研究從穩定與鎮定問題出發😡，逐層深入⚀，旨在解決非齊次不確定Markov跳變系統的故障估計與容錯控製問題。

3. 國家自然科學青年基金項目，“具有非線性輸入環節系統的自適應遞歸輸出反饋控製研究”

工業系統常見磁滯，死區🙇🏻，摩擦等非線性輸入問題，並且實際系統往往具有模型不確定及大部分狀態不可測性🚓🅿️，故具有非線性輸入系統的自適應輸出反饋控製受到了極大關註📭😯。本項目針對具有非線性輸入環節非線性系統跟蹤控製中的關鍵問題，擬開展自適應遞歸輸出反饋控製研究🤲🏼👉🏻：1）同時含有非線性輸入環節、未知參數、與不可測狀態相關非線性項系統的全局自適應輸出反饋控製設計並應用於機器人軌跡跟蹤系統中🪲；2）考慮非線性輸入環節執行器故障系統的全局自適應輸出反饋控製設計，在不增加控製復雜度的情況下，保證執行器故障系統的穩態及瞬態跟蹤性能並應用於機器人軌跡跟蹤系統中；3）考慮非線性輸入的高頻增益符號未知時滯系統的魯棒自適應輸出反饋控製設計🤷🏿‍♀️🧑‍🍼，放棄Nussbaum方法〰️，直接估計高頻增益符號，消除已有方案中的一些苛刻條件並應用於金屬切割系統中🧘🏼‍♂️。

五、團隊活動

1. 邀請國內外專家來校講座和科研指導

意大利米蘭理工大學Hamid教授來院交流指導🚤，作了題為“Train Stability Dynamic Analysis”的學術報告🪵，團隊相關專業的教師與研究生出席🙏🏿。