南开大学课题组研究了控制科学与工程领域中的热点问题，成果能够用于提升我国传统制造业自动化技术水平。将自适应控制、预测控制、智能控制、非线性控制等多种控制理论进行有机结合形成新型的智能预测自适应控制理论，具有创新性；获得了关于先进控制的系列化、系统性成果；将新的理论方法应用于工程实践，理论分析、方法设计、数值仿真、工程应用等多个研究环节紧密结合。 智能广义预测自适应控制器：用于环形钢坯加热炉上，年增经济效益90多万元，达到国际先进水平；用于工业锅炉上，每台锅炉节煤节电年增经济效益40多

围绕新型人工电磁材料传输特性、对称及非对称人工电磁材料、人工电磁材料对天线及其现代通信各频段天线性能改进等现代应用，申报相关国家发明专利40多项，其中20多项已经获得授权，可以针对不同应用解决新型人工电磁材料系列核心技术问题，达到微细结构设计、特性精确控制（调控）。主要合作单位有福建星海通信科技有限公司和中国船舶重工集团公司第七二五研究所厦门分部等。

南方型杨树不同培育目标的工业用材林定向培育模式 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 围绕我国木材资源短缺的现状，根据黄淮平原和长江中下游的气候、土壤和社会经济条件，针对南方型杨树人工林培育中存在的产量和质量问题，从应用基础和应用技术两方面系统开展了南方型杨树新品种创制、可持续经营的养分机制及地力维护技术、插干造林技术、修枝技术体系、林分结构构建与调控及计算机经营模拟系统的构建与应用等研究，优化组装出了南方型杨树不同培育目标的工业用材林定向培育模式，是一项关键技术集成的创新成果。 1）创制了产量高、质量优、抗性强的南方型杨树新品种和良种各8个，杨树人工林产量和木材质量得到了显著提高，为黄淮流域和长江中下游地区杨树可持续健康发展提供了新种质。特别是所创制的雄性不育泗杨1号新品种（良种），解决了杨树人工林“飘絮”等环境问题。 2）创新研发了特殊立地的土壤改良技术。首次针对退耕还林地等特殊立地，研究了不同覆盖植被种类的养分含量与养分释放规律，阐明了生物覆盖对杨树人工林土壤理化性质、土壤微生物和酶活性的影响机理，提出有利于提高退耕还林地杨树人工林生产力的优化生物覆盖技术措施；首次探索了污水处理厂厌氧消化脱水污泥在杨树人工林上的应用，证明城市污水处理厂污泥在土壤贫瘠、有机质含量低的林地施用具有很大潜力；针对盐碱土杨树造林成活率低的现状，提出了有利于杨树成林的有效措施。 3）针对杨树短轮伐期经营和纯林连作造成地力衰退的现象，系统研究了杨树人工林经营的养分调控机制，阐明了杨树人工林林下植被、凋落物种类与土壤物理、化学和生物学性质的关系，揭示了多代连作杨树人工林土壤退化的原因，丰富了森林培育学理论，为南方型杨树人工林可持续经营及地力维护技术提供了依据。 4）针对不同培育目标（特别是大径材培育），在国内首次提出了采用2-3干大苗插干造林, 配合保水剂应用的造林技术；提出了一种新的杨树修枝方法（年龄轮生枝法）技术体系；优化了南方型杨树优质大径材的林分结构构建和调控技术；筛选出了综合经济效益高的杨树林地链式复合经营技术体系，实现了杨树人工林优质、丰产和高效之经营目标。 5）以南方型杨树为研究对象，采用长期定位研究与野外大量典型样地调查相结合的方法，建立了集经营模拟、经济效益评价、优化决策于一体的南方型杨树人工林经营模型系统，开发了南方型杨树人工林经营模型系统软件，为南方型杨树模式化定向培育理论的实现提供了可靠的工具。 该成果机理研究与应用技术研究相统一，体现出了技术含量高，又能在生产实践中推广应用的技术特点。成果创制杨树新品种和良种各8个；获授权专利6件、计算机软件著作权2件，申请发明专利1件；制定行业和地方标准共6项；出版著作2部，公开发表论文102篇（其中SCI收录25篇）。成果先后在江苏、安徽、湖南、湖北、河南、山东等省大面积推广应用，取得了明显的经济、生态和社会效益。

成果简介：气动人工肌肉驱动器具有较强的柔性及仿生性，其高功率/质量 比的特点使之在仿人机器人技术领域中具有无可比拟的优势。对气动人工肌 肉的静、动态特性深入进行了建模与实验研究，进行了气动人工肌肉驱动的关节特性分析及位置控制研究。分别研制出气动人工肌肉驱动的仿人灵巧手，以及十四自由度双臂机器人，通过简单的材料制作出性能优异的气动人 工肌肉，辅之模糊自适应控制、协调控制等高精度气动伺服控制技术，实现 了灵巧手基于数据手套的主从抓持操作、机械臂自动驾驶方向盘等动

油气领域、高温高压橡胶材料领域。

主要研究内容和创新点 传感监测器件在电力应用中需要抗强电磁干扰、电绝缘，在石化应用中需要本身不带电。光纤传感技术从本质上满足上述要求，但还需解决交叉敏感、长期工作稳定性等难点问题。本项目在在结构上由不同参数的光纤光栅，或者光纤光栅和光纤法珀组成混合式传感器，集成不同解调方法，适应不同应用环境和工程需求，形成了混合式光纤传感技术。主要成果和技术水平： 本项目共获得授权发明专利14项、实用新型专

彻底解决了传统铸造工艺的所有弊端和缺陷。

类风湿性关节炎是世界三大难治病之一。常累及掌指关节和腕掌关节，关节被破坏，导致疼痛，畸形及功能障碍，生活不能自理。在手术方法上，关节融合，滑膜切除，韧带修复，关节切除成形等有一定疗、但在缓解疼痛及功能重建方面均不及人工关节置换术疗效可靠，所以我们研制了人工掌指关节。

角膜（Cornea）作为眼部的重要组织之一，不仅承担着屈光、维持眼部正常结构的功能，对外界的病原体及尘埃颗粒也起到阻挡作用。然而，角膜同时也容易受到诸如细菌或病毒导致的眼部感染、化学或机械性损伤，以及肿瘤和自身免疫性疾病等影响。因角膜而引起的失明已成为全球第四大致盲原因，主要治疗方法就是角膜移植。当今全球单侧角膜失明人数约2300万，双侧角膜失明人数约490万，但每年角膜供体供应量只有约10万。此外，如果受体患者出现角膜血管化或先前排斥史,移植失败率可高达70%。因此，寻找临床上可大量获得并且具有良好的生物相容性人工角膜，是当前亟待解决的问题。 郭琼玉与约翰·霍普金斯大学助理教授Anirudha Singh，美国工程院、医学院两院院士Jennifer H. Elisseeff合作，在国际上率先提出并实现了蛋白多糖类似物对胶原蛋白纳米纤维结构的有效调控（图2）。 据悉，角膜胶原纤维的直径大小与排列方式对角膜材料的透光率和机械性能起着决定性的作用。该研究发现，环糊精类环状低聚糖能够调节胶原纤维的玻璃化、排列和超微结构，尤其是β－环糊精添加到I型胶原蛋白中后产生了与供体角膜相似的纤维层状结构，从而得以获得一种具有优越透明性和机械韧性的人工角膜植入物，并且在体外和兔角膜部分切除术模型上验证了该仿生人工角膜的生物相容性和手术性能。这项工作为体外制备具有临床转化前景的仿生人工角膜研究奠定了基础。

本成果面向国家/地方植入医疗器械的重大战略需求，紧跟国际研究前沿， 围绕生物材料生物功能性及植入体药械结合的研发主线，基于细胞外微环境原理, 探究生物材料界面微环境特征如何调控骨/骨关节修复的核心科学问题，系统地 研究生物材料界面微环境特征与细施相互作用规律及分子机制，提供生物材料表 面功能化关键技术，最终为骨/骨关节修复提供新材料。 植入体与宿主的生物反应首先发生在材料界面，诱发细胞粘附到组织形成的 生物级联反应。如何构建生物功能性界面并赋予植入体主动刺激细胞/组织功能 的性能，提高其使用寿命，是医疗器械研发关键科学问题之一。本项目创建生物 功能性界面与骨髓基质干细施双向“交流"调控的理论假说。利用双酸腐蚀及阳 极氧化等技术制备系列钛基多尺度微米、微/纳米、纳米结构，揭示微/纳米结构〉 纳米结构〉微米结构的生物学响应规律。率先将层层组装技术（LBL）技术引入到钛 基生物材料界面工程，获专利授权。进而，利用LBL技术构建生物因子插层多层 结构，调控骨髓间充质干细胞的分化，并促进植入体的骨整合性。首次在钛材表 面构建“三明治”界面结构，调控成骨细施/破骨细施动态生长平衡，开发出具有骨质疏松治疗功效的钛基新型植入器械。