自动化学院高水平博士学位论文育苗基金项目成果展示

2016

翟弟华

出生日期:1988年7月

2013级博士，普博

学院：自动化学院

学科：控制科学与工程

指导教师：夏元清教授

复杂外部环境下网络化遥操作机器人先进控制研究：一种切换控制方法

Research on Advanced Control for Networked Teleoperated Robots under Complicated External Environments: A Switched Control Method

1.研究内容：课题以复杂外部环境下网络化遥操作机器人控制为研究内容，从控制实施便捷性、分析方法通用性、性能提升三个方面进行考虑，提出了一种面向遥操作机器人的辅助切换滤波控制方法。

2.创新点：

1)为降低遥操作系统控制设计和分析的难度，基于动态补偿思想，提出了辅助切换滤波控制(aSFCon )方法。该方法在应用于遥操作机器人时具有控制器结构形式简单、分析方法易移植、保守性低等优点;在提升控制性能的同时降低了设计的复杂度。发展了遥操作机器人控制的新方法体系。

2)应用aSFCon方法研究了脊柱微创手术网络化遥操作机器人高精准度控制、高度灵活性及自主避障性能等关键科学问题。①针对高度灵活性及自主避障要求，提出了基于aSFCon的异构遥操作机器人半自主自适应控制新方法，提高了复杂动态环境中机器人作业能力。②针对高精准度控制要求，提出了新的自适应描述性能控制(PPC)方法，实现了复杂外部环境下机器人同步性能的定量分析与控制。③针对PPC算法对扰动敏感的缺点，提出了事件驱动类描述性能控制方法，解决了经典PPC控制器发生硬约束违反现象时如何同时保证控制的可实施性和优良控制性能的难题。提高了复杂环境下闭环控制的可靠性。

2017年，工信创新奖学金(一等奖，排名1/1)、北京市优秀毕业生、校优秀毕业生

2016年，、研究生国家奖学金、校优秀研究生标兵

2015年，获研究生科技创新活动专项计划项目资助

2014年，华瑞世纪奖学金、校优秀研究生标兵

立足当下，明确目标并为之持续努力，方能赢得未来。

蒲钒

出生日期：1991年3月

2013级博士，本直博

学院：自动化学院

学科：控制科学与工程

指导教师：夏元清教授

自抗扰控制

Active Disturbance Rejection Control

1.研究内容：本课题系统地梳理了自抗扰控制参数整定与优化、稳定性证明等基本问题，并对当前研究热点进行了归纳和总结，与此同时，还指出了需要进一步拓展、深入研究的方法、思路。

2.创新点：

1)针对自抗扰控制参数整定困难的问题，系统整理总结出其参数整定方案。

2)将自抗扰控制运用到无人车系统，解决了其欠驱动问题。

3)利用自抗扰控制对时滞系统进行控制，减少了时滞对系统输出的影响。

4)与现有控制方法结合，取长补短，进行优化改进。

2017年，空地协同控制实验平台创新团队

2016年，博士研究生国家奖学金

2016年，CASC奖学金

2015年，SMC奖学金

2016年，北京理工大学优秀研究生标兵

2015年，北京理工大学优秀研究生

厚积薄发。

2017

孙中奇

出生日期：1986 年 2 月

2014 级博士，硕博连读

学院：自动化学院

学科：控制科学与工程

指导教师：夏元清 教授

轮式机器人跟踪控制研究：模型预测控制方

Study on tracking of wheeled mobile robots: model predictive control approach

1.研究内容:以实际轮式机器人跟踪问题为背景，针对实际系统中存在的多约束的协同控制算法进行分析研究。揭示输入约束、参数不确定及环境干扰等现实问题对多智能体协同系统稳定性、收敛速度和鲁棒性的影响，并设计有效的模型预测控制算法，进而将算法应用到多无

人地面移动实验平台上。

2.创新点：

1)将MPC的控制方法推广的到非完整约束机器人的系统上，建立理论框架;

2)设计具有鲁棒MPC策略，给出完善的可行性和稳定性的分析;

3)设计事件驱动触发机制，以减少传统MPC的计算量，与均匀采样的MPC相比，优化次数减少了90% ;

4)鲁棒MPC是基于扰动的最坏情况设计的，会损失一定的性能。而基于扰动观测器的MPC可实时对扰动进行补偿，使系统性能尽量的接近最优。

2017年，获北京理工大学国家奖学金博士(定额);北方工业奖学金;工信创新创业奖学金创新奖三等奖;“优秀研究生标兵”称号

2014年至2016年，连续三年获得北京理工大学SMC奖学金

2016年，获五四青年团“优秀团员”

2015年，获“优秀研究生”称号

2014年，获全国物联网大赛华北赛区二等奖

读博，做科研是一件苦差事，所以导师对我们的第一个要求就是“能吃苦”。在这个过程中，时间投入是第一要素。没有足够的时间投入，即使是天才，也难以完成丰富而出色的成果。以这两个条件为前提，我个人的经验第一是用“两条腿”走路:从实际应用中提炼科学问题，用先进理论解决实际问题;第二是发扬工匠精神，对待每一个成果，都要“精雕细琢，不为工繁省一刀”。

郭富民

出生日期：1986 年 5 月

2014 级博士，普博

学院：自动化学院

学科：控制科学与工程

指导教师：任雪梅 教授

故障检测，容错控制，网络控制系统，伺服系统，人工智能算法

fault detection, fault tolerant control, networked control system, servo system, artificial intelligence algorithm

1.研究内容：研究信噪比约束下奇异//Lipschitz非线性/带有模型不确定性的网络控制系统，分别设计三种不同的故障检测方法:滤波器/非线性观测器/参考模型，实现对系统发生故障的有效检测。针对带有信噪比约束的线性网络控制系统，设计一种鲁棒故障诊断观测器，提出

一种动态输出反馈容错控制器的设计策略，有效地补偿故障带来的影响。

2.创新点：

1)考虑信噪比约束条件，提出一种带有噪声统计特性阈值计算方法;

2)提出一种故障检测系统性能评价指标一误报率的设计方法;

3)设计一种故障诊断观测器，提出一种动态输出反馈容错控制器的设计策略。

2016年，博士研究生国家奖学金

2016年，工信创业奖学金一等奖

2016年，中国航天科技集团公司CASC公益奖学金一等奖

2017年，第十届中国电机工程学会杯全国大学生电工数学建模一等奖

2017/2016/2015/2014年，北京理工大学博士研究生学业奖学金一等奖

2016年，北京理工大学优秀研究生标兵

2016年。北京理工大学自动化学院优秀共产党员

科研是勇敢者的游戏，选择科研就意味着有许多未知的科研难题像拦路虎一样等待着科研者去挑战。科研是勤奋者的游戏，选择科研就意味着实验室就是家:当别人每天早上睡懒觉时，科研者在实验室奋斗;当别人周末娱乐时，科研者在实验室奋斗;当别人假期旅游时，科研者还在实验室奋斗。“自古雄才多磨难，从来统垮少伟男”，当科研者历经磨难、凤凰涅集时，定能体会到“更喜崛山千里雪，三军过后尽开颜”的豪迈之情。

杜长坤

出生日期:1988年8月

2014级博士，普博

学院：自动化学院

学科：控制科学与工程

指导教师：刘向东教授

基于事件驱动的多智能体分布式一致协同控制

Distributed Event-triggered Consensus and Cooperative Control for Multi-Agent Systems

1.研究内容：针对多智能体一致性控制中连续通信所带来的能量损耗问题设计基于事件驱动策略的分布式控制器，实现通信受限情况下的低通信能耗多智能体系统一致性    控制。考虑到大多数现有事件驱动控制策略中触发器需要连续获取邻居连续信息以用来触发条件检测的问题，设计了一种新型的控制策略以避免此类现象。此外，考虑到事件驱动策略在渐进接近一致过程可能出现的频繁触发现象，提出了一种基于有限时间和固定时间收敛的            事件驱动一致性控制策略。并设计基于状态的动态触发函数进一步减小触发次数。并将以上结果推广到多智能体系统的跟踪与编队控制上。

2.创新点：

1)完全不需要连续通信的新型触发策略设计

目前在大多多智能体事件驱动一致性控制的结果中，虽然控制器不需要连续通信，但往往存在需要连续地获取邻居信息以检测触发条件的问题。因此首先提出一种新型的触发策略设计方法使得一致性控制算法在控制器更新与触发器的条件检测中都不需要连续的邻居信息。

2)基于事件驱动的多智能体系统有限/固定时间一致性控制

现存的绝大多数文献主要是在渐进收敛的框架下研究多智体系统的事件驱动一致性控制问题。但是在实际中，为了获得更好的动态性能如更高的准确性，更快的收敛与一致速度，对系统非线性不确定性更强的鲁棒性等，对多智能体系统一致性的控制往往是要求在有限时间内完成的，且为了避免多智能体系统渐进接近一致过程可能出现的频繁触发现象，首先提出一种基于事件驱动的有限时间一致性控制策略，且在此策略中无论是在控制器更新或者触发条件监测均不需要连续获取邻居连续状态。

2016-2017年度获得国家奖学金和优秀研究生称号

2017年获得国家留学基金委资助赴加州大学河滨分校进行为期一年联合培养。受邀参加2017年12月12日-15日于澳大利亚墨尔本召开的第56届IEEE控制与决策会议(56thIEEE Conference on Decision and Control)。

在自己进行研究课题的过程中认识到了阅读文献的重要性。根据自己的研究课题，通过广泛阅读前人文献了解和学习前人的工作内容，在这个过程中渐渐找到自己的研究方向。然后自然而然地会发现新的问题，由模仿而至创新。将自己的研究与导师的课题相结合，将理论应用于实际。此外育苗基金的资助将使我在科研的道路上走得更远。在科研的过程中，感谢导师刘向东教授与路平立副教授的悉心指导;感谢杨大鹏师兄和刘海阔师弟的帮助。