成果简介：通过揭示自然界中鱼群、鸟群自主编队的机理，研究了多智能体协同控制理论，并将其应用于多无人平台的协同控制中。其典型特点是采用分布式信息，没有全局指挥中心，作战单元能够根据具体作战任务灵活编制， 控制器结构简单，任务适用面广。本研究将多智能体一致性控制，势能场函 数，分布式估计器理论相结合，突破了多无人平台协同编队控制，拓扑连通 性保持条件下的协同控制，协同编队控制等关键技术，可实现无人平台位置、 朝向、速度等控制参数的严格一致。 无人化

项目背景：国内外当前对水陆两栖推进器的研制涉及一系列 理论、技术和功能应用等问题，其中，基于海鳐鳍水下波动推进 机理，同时仿蛇在陆地上蜿蜒爬行的运动方式，对推进器水陆两 相运动进行适应性设计，使其不改变推进模式同时满足水面推进 和陆地行走需求，是当前研究的热点。采用主要采用组合泵喷推 进方式使其在水下保持高速航态和声隐身性，搭载多波束探测系 统以及自主航行控制技术，使其可以环岛自主航行，探测水体目 标及海底地形地貌，最终形成全地形波动式水陆两栖推进器的设 计，目前鲜有报道。 所需技术需求简要描述：通过对全地形波动式水陆两栖推进 器所涉及的仿生推进机理、推进装置、航行控制等关键问题进行 研究，突破两栖仿生推进器深潜结构设计、动力学建模与分析、 波动与泵喷耦合推进方式、运动控制器设计技术、多波束搭载设 计技术，实现水陆两栖推进器统一控制系统及动力系统框架下的 水-陆两栖航行，完成复杂水陆两栖作业任务。技术指标：工作 水深不小于 500 米，可实现悬停、原地回转等高操纵性；搭载多 波束声纳，具备高精度探测识别能力；总尺度不低于 5m，最高航速不低于 20kn，自噪声低于 60dB，柔性材料拉伸强度>800MPa、 断裂伸长率>2.5%。  对技术提供方的要求:拥有相关研究的技术团队。 

高品质钢的冶炼典型流程为“转炉→精炼→中间包→结晶器”，冶金反应器内存在着合金-钢、钢-渣、钢-夹杂物、钢-耐材、渣-耐材、钢-空气、钢液凝固和元素偏析等反应和过程，各个化学反应“耦合”发生、互相影响。因此，有必要建立智能模型有效地预测不同反应器内夹杂物成分的变化，准确地在线了解精炼和连铸过程的工作状况，使生产全流程始终处于最佳工作状态，从而确保夹杂物的精准控制，最终提高钢产品质量的稳定性和可靠性。同时，通过模型的优化计算，可以根据不同钢种的性能需求，对钢种的生产工艺进行定制化设计。 （1）高品质钢炉精炼过程夹杂物预测研究： − 精炼过程宏观流动数学模拟：计算精炼过程钢液和精炼渣的流场和温度场、夹杂物的运动，同时计算吹氩强度、钢包尺寸等因素对钢包流场、夹杂物运动和去除的影响。− 精炼过程夹杂物成分动力学：研究吹氩强度、钢包尺寸等因素对多元反应速率的影响；耦合计算 LF 炉内“渣-钢-夹杂物-合金-耐材-空气”多元反应过程夹杂物成分变化。 − LF 炉内夹杂物尺寸动力学：建立夹杂物生成、长大和去除的尺寸变化多尺度模型，确定不同条件下夹杂物的尺寸变化行为，预测钢中夹杂物的数量变化和尺寸分布规律。 − LF 炉内夹杂物预测模型：将夹杂物成分和尺寸动力学计算和宏观流动模拟相耦合，建立 LF 炉精炼过程夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。 （2）高品质钢中间包连铸过程夹杂物预测研究 − 中间包内宏观流动数学模拟研究：计算中间包内钢液和覆盖剂渣相的流场和温度场、夹杂物运动和去除。计算开浇和换包的非稳态浇注、中间包结构对中间包浇铸过程的影响。 − 中间包内夹杂物动力学研究：耦合计算中间包中“渣-钢-夹杂物-耐材-空气”多元反应中夹杂物成分变化，确定中间包内各位置的反应速率。 − 中间包内夹杂物预测模型的建立将渣-钢-夹杂物-耐材-空气反应和宏观流动模拟相耦合，建立中间包过程多元反应夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。 （2）高品质钢结晶器凝固过程夹杂物预测研究 − 结晶器内钢液凝固冷却过程中夹杂物行为研究：通过实验室实验研究钢液凝固和冷却过程中温度变化对原有夹杂物与钢基体的反应的影响，以及不同成分的钢液在冷却和凝固过程中夹杂物新相析出，确定温度变化对夹杂物影响机理。 − 结晶器内宏观凝固和流动数学模拟研究：研究结晶器过程钢液、渣相的运动，使用融化模型研究结晶器过程凝固坯壳的凝固和形成，计算夹杂物在钢-渣界面的去除行为。 − 结晶器内钢液凝固过程夹杂物动力学研究：计算铸坯凝固过程钢液成分偏析，与保护渣-钢-夹杂物反应进行耦合计算，预测铸坯中夹杂物的成分。计算夹杂物被凝固前沿捕捉行为，预测铸坯中夹杂物的数量和尺寸分布。 − 结晶器内钢液凝固夹杂物预测模型的建立：通过将元素偏析、保护渣-钢-夹杂物反应和宏观流动数学模拟相耦合，建立结晶器凝固过程多元反应预测模型，实现铸坯中夹杂物成分、数量和尺寸空间分布的精准预测。 （4）高品质钢制造过程夹杂物智能预测模型在工业生产中的应用 − 模型的验证和优化：高品质钢制造进行全流程取样调研，对建立 LF 炉、中间包和结晶器内夹杂物反应模型进行验证和优化。 − 模型应用：将建立的高品质 LF 炉、中间包

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主要技术要点（创新点） ： 设计一种基于柔顺机构仿生物尺蠖运动规律设计的微动机器人。 设计了一种能夹持不同大小和形状不规则物体的新型空间微夹持器。 针对微夹持器在夹持微小物体过程中的粘着问题，提出了一种基于压电振动控制的释放操作方法。项目背景：该成果来源于胡俊峰副教授主持的国家自然科学基金项目《基于柔顺机构的智能微操作机器人动力学与控制研究》。微操作机器人广泛应用于微机电系统、生物医学、航空航天等前沿领域。成果主要研究微操作机器人的力学建模、设计和控制。 

在交通领域，特别是轨道交通领域，存在大量的电动机性质的负载。如大型交通枢纽中用于消防控制的的风机、水泵；轨道交通领域用于信号控制的转辙机等等。这些负载的正常运行直接关系着交通系统的安全可靠运行。然而由于种种原因，当前的交通领域电动机负载仍然使用着传统的分立元器件构成构成控制 与保护系统。其构成图如图1（a）所示。图1 电动机电控系统的构成a）分立器件构成的电控系统       b）CPS构成的电控系统 在采用传统的分立器件构成电控系统中（如图1 a所示），其主要电器元件构成为：熔断器（FU）＋断路器（QF）+接触器（KM）+热继电器（FR）。基本工作原理是：在正常情况下，由KM控制电路的通断，当过载或断相时，由FR控制KM切断电路，当短路故障出现时，由QF（FU）断开故障电路。 在分立元器件构成的系统中，由于采用不同考核标准的电器产品之间组合在一起使用时，保护特性、控制特性配合不协调；设计人员选择电器元器件可能匹配不当；成套厂购置不同生产厂家的元器件产品的质量不同和装配调整不当；用户现场整定不当；元器件生产厂家推广和技术服务不到位。因此要达到完善的选择性保护或是各种保护特性的协调配合的目标，难度很大。而一旦出现上述情况，通常会造成接触器的主触头烧毁、甚至造成飞弧，使故障扩大，影响邻近供电回路；断路器在系统出现短路故障时不能正常分断电路；保护装置不能起到保护电动机的功能，造成误动或拒动等。 近年来，由本项目负责人所参与的新型多功能集成化的控制与保护开关（CPS）已经在其他领域取得了大量的使用，并且取得了良好的效果。控制与保护开关结构图如图2所示。 由控制与保护开关电器（CPS）构成的电控系统如图1 b所示。 CPS具有多种分立器件的组合功能，且这些功能在产品内部具有协调配合的特性，因此，由CPS构成的电控系统与由分离器件构成的系统有以下不同： 具有控制与保护自配合的特性：CPS集控制与保护功能于一体,相当于断路器（熔断器）＋接触器＋热继电器＋辅助电器。很好的解决了分立元件不能或很难解决的元件之间的保护与控制特性匹配问题，使保护与控制特性配合更完善合理，只要根据负载功率或电流即可正确选择单一产品,代替以往的包括自电源进线至负载端的各种电器；大大减轻了设计人员的工作量。 具有较高的运行可靠性和系统的连续运行性能： CPS在分断短路电流后无需维护即可投入使用，即具有分断短路故障后的连续运行性能，CPS在进行了不小于1500次的AC-44操作性能后（相当于AC44电寿命）紧接着完成分断额定运行短路电流（Ics：O-CO-CO）试验后，仍具有不小于1500次的AC-44操作性能，这是由断路器等分立器件构成的系统所难以达到的，CPS的这一特性极大地提高了系统的运行可靠性和系统的连续运行性。 本项目拟研究： 研究交通领域的电动机负载的控制与保护的基本要求； 提出CPS应用与交通领域电动机控制与保护的特殊要求； 设计制作符合交通领域电动机控制与保护的CPS； 构建基于CPS的交通领域电动机的监控系统； 本项目前期研究成果丰富。拥有授权发明专利13个，累计发表文章13篇。随着国家战略的实施，未来将建设更多的高速铁路，也有更多的高铁站、地铁站等等。需要在交通领域安装更多的电动机。每一台电动机都需要一个控制与保护系统。如能用CPS来替代传统的分立元器件，将会产生显著的效果。具有很大的应用前景和社会效益。

目前，乘用车的运动性和舒适性存在一定的相互冲突，若将汽车的悬架系统调教的路感比较清晰，也就是能够感觉到明显的运动性，这必然会使舒适性大打折扣；反之，要获得良好的舒适性，路感（运动性）就会变得模糊，悬挂系统的调校原则就是在运动感和舒适感之间平衡。自适应底盘控制系统，亦称动态底盘控制系统（Dynamic Chassis Control，DCC），能够针对路面条件、驾驶工况及驾驶员要求实现四个悬架阻尼的自适应可变调整，将汽车底盘调节成“正常型”（Normal）、“运动型”（Sport）和“舒适型”（Comfort）三种模式，同时还配备有可自动调节电动助力转向系统（EPS）。装备了DCC动态底盘控制系统的汽车能够在保持了路感清晰的基础上，也可以感受到前所未有的驾乘舒适性，根据不同的驾驶环境相应的选择运动性底盘还是舒适性底盘，使底盘能始终将行驶条件实时地与驾驶者的意愿完美地配合并维持其平衡。DCC通过可调节减振器和电动助力转向解决运动性底盘和舒适性底盘的设计冲突，同时兼顾了乘坐舒适性和操纵稳定性，能够有效解决汽车操作稳定性与乘坐舒适性技术难题。

项目成果/简介:目前，乘用车的运动性和舒适性存在一定的相互冲突，若将汽车的悬架系统调教的路感比较清晰，也就是能够感觉到明显的运动性，这必然会使舒适性大打折扣；反之，要获得良好的舒适性，路感（运动性）就会变得模糊，悬挂系统的调校原则就是在运动感和舒适感之间平衡。自适应底盘控制系统，亦称动态底盘控制系统（Dynamic Chassis Control，DCC），能够针对路面条件、驾驶工况及驾驶员要求实现四个悬架阻尼的自适应可变调整，将汽车底盘调节成“正常型”（Normal）、“运动型”（Sport）和“舒适型”（Comfort）三种模式，同时还配备有可自动调节电动助力转向系统（EPS）。装备了DCC动态底盘控制系统的汽车能够在保持了路感清晰的基础上，也可以感受到前所未有的驾乘舒适性，根据不同的驾驶环境相应的选择运动性底盘还是舒适性底盘，使底盘能始终将行驶条件实时地与驾驶者的意愿完美地配合并维持其平衡。DCC通过可调节减振器和电动助力转向解决运动性底盘和舒适性底盘的设计冲突，同时兼顾了乘坐舒适性和操纵稳定性，能够有效解决汽车操作稳定性与乘坐舒适性技术难题。应用范围:自适应底盘控制技术能够应用于所有乘用车的底盘控制，只要装备阻尼可调减振器和动态底盘控制器，就可以有效解决汽车操作稳定性与乘坐舒适性技术难题，应用前景广阔。项目阶段:批量生产效益分析:（1）提高车辆驾乘舒适性，缓解驾驶疲劳 DCC系统的开发应用可以提高车辆的乘坐舒适性，缓解长时间驾驶、路面不平和特殊工况导致的驾驶疲劳，增加人们的驾车愉悦感。 （2）有效避免交通事故发生，保护人民生命财产安全 汽车DCC系统的推广使用可以有效地改善行车安全性，避免因驾驶员主观因素（疲劳、疏忽、驾驶经验不足等）或复杂行车环境（前方车辆突然刹车、变道等）引起的交通事故，减少人员伤亡和财产损失，保护人民的生命财产安全。 （3）极大促进我国汽车产业发展 本项目开发的DCC系统具有成本低、集成度高、易推广特点。项目的成功实施，将推动DCC产品的批量生产及装车，促进我国汽车产业的发展。 （4）培养高水平人才，增加就业 本项目开展过程中将培养高水平技术开发与应用人才,在以后的推广应用中将创造大量的工作岗位，缓解就业压力。

随着人们生活水平的不断提高和社会的发展进步，环境问题和能源问题已经得到越来越广泛的重视。电动车辆由于其具备很多优势如环保节能、零污染和能量来源途径广泛等优点而逐渐受到人们的喜爱。但是电动车本身是一个受多源干扰影响的非线性系统，传统的控制方法(如PI控制)已经不能满足电动车在高性能场合的需求。面向电动车控制系统，我们已经拥有一整套的建模、分析和设计方案。我们的成果是，利用时变干扰观测器技术对受外界环境变化、负载变化和模型误差等因素引起的时变干扰进行实时精确估计，从而进行精确补偿，消除干扰对系统造成的不利影响，同时可以与滑模控制或其他先进控制方法相结合，设计和实现基于时变干扰观测器的复合控制方案。目前已受理多项国家发明专利，发表多篇高水平学术论文。技术成熟，解决方案尤其适合基于位置传感器/无位置传感器的模型参数不匹配、受大时变干扰影响和有高效率需求的电动独轮车、两轮车和四轮车等电动车辆应用场合。