东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室
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围绕“复杂工程系统测量与控制”实验室建设，东南大学根据本单位、所在学科的特点和优势，重点在以下3个方向开展理论研究，并分别结合工程背景开展应用：(1) 复杂过程系统的测量与控制；(2) 复杂网络化系统的信息获取与控制；(3) 复杂制造系统的分析、控制与决策。
1、 复杂过程系统的测量与控制
当前，各种复杂（流程）工业过程仍主要采用传统的微分方程数学模型来描述，是传统意义上的复杂系统。随着工业化程度的逐步提高，（流程）工业过程越来越复杂，这类复杂系统具有多变量耦合、强非线性、大干扰、大时延、参数时变以及控制目标多、工况变化大等特点，通常难以建立系统的精确数学模型，而其中许多重要、关键的过程变量又往往难以直接测量（只能采用离线化验或粗略估计的方法），是当前软测量与智能控制方法的主要研究应用对象。围绕此类传统意义上的复杂系统，以生物发酵过程、石化过程、选矿过程为背景，实验室在软测量、系统建模与智能控制方面取得了一系列突出的成绩。其中“复杂过程变量的神经网络逆软测量与控制技术”获6项国家发明专利，2006年教育部技术发明一等奖；“复杂选矿工艺流程的优化控制与综合自动化”获2005年江苏省科技进步一等奖；在国家杰出青年基金项目的资助下，提出了描述电力系统的结构化模型概念，可描述任意复杂电力大系统中的各种复杂非线性设备；提出了对电力系统底层元件有效的非线性控制方法——神经网络逆系统方法，形成了系统的电力系统非线性控制器设计方法，已获部科技进步一等奖。围绕此方向，实验室将继续以生物发酵过程、石化过程、电力系统、选矿过程为应用背景，开展基于神经网络逆的软测量理论、方法，开展神经网络控制、模糊控制等智能控制方法的理论研究与实际应用，做出总体国际先进、部分国际领先水平的成果，获国家级奖。
2、 复杂网络化系统的信息获取与控制
传统意义上的复杂系统的各组成部分（各个子系统、设备）之间的关联主要通过能量流与物质流，而网络化系统则主要通过信息流，即网络化系统通过信息网将分散在不同地点的各个子系统（物质系统或信息系统）联系在一起。信息流不同于能量流与物质流，它常常采用打包的传输方式，其特征是离散、随机，产生的问题是不确定大时延以及信息丢失。由此产生了与传统意义复杂系统不同的新的复杂的控制与决策问题，也即网络化系统的动力学行为及其控制与优化、网络控制系统的集成、网络控制系统中的通讯和信号处理等问题。这些问题均无法在传统控制理论中找到答案，对系统的控制和优化极富挑战性。围绕复杂网络化系统的信息获取与控制，实验室在一般性理论与结合对象（遥操作机器人、网络化机器人、网络化工程机械）的应用两方面同时开展研究，完成了5项国家十五863项目，取得了一批突出的成果，其中：①发表在2004年Automatica上的论文“证明并扩大了Johari-Tan猜想——Internet网络拥塞控制领域中的一个开放问题”。②“远程操作机器人的智能控制技术及手控器”，达到国内领先水平，获2005年教育部科技进步二等奖；③圆满完成了江苏省十五重点科技攻关项目“网络化焊接机器人研制与依维柯汽车焊接生产线应用工程”，达到国内领先水平；④与国外同步开展“机群智能化工程机械” 实现创新、跨越发展，达到国际先进水平，获2003年江苏省科技进步二等奖。
3、 复杂制造系统的分析与控制、决策
复杂制造系统是人机混合的大型复杂系统，属于典型的离散事件动态系统（DEDS），其物质流、能量流和信息流交错、关系十分繁杂、充满着不确定性与随机性。对于这样的复杂系统，已不能采用传统意义的复杂系统理论进行控制与优化，也无法用单一的DEDS模型进行建模。同时含有连续动力学和离散动力学的混杂系统（Hybrid systems）是工程实际中广泛存在的一类复杂系统。这不仅需要寻求全新的建模方法与手段，而且需要多种模型的有机集成与融合。因而，复杂制造系统的分析、控制与决策是控制领域的一个极富挑战性的研究问题。在复杂制造系统的分析、控制与决策方面，经过10多年的理论与应用研究，取得了一批突出的成果，其中：①实验室作为东南大学CIMS研究方向的主要骨干，获美国SME颁发的“工业领先奖”1项、国家科技进步二等奖1项、部级科技进步特等奖1项、部省级科技进步一等奖2项；②在复杂制造系统建模、计划、调度与优化的理论与应用方面，发表国际核心期刊论文21篇，获2001年江苏省科技进步二等奖，2007年获第四届中国科协期刊优秀学术论文奖（全国200篇，由中国科学技术协会颁奖）；③在国际上首次提出知识化制造新理念和一种全新的复杂知识表示方法——知识网，发表在IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering，这是该刊物发表的第二篇全由我国国内作者完成的regular paper。而在混杂系统的建模和优化控制方面，在国家自然科学基金重点项目“不确定时变非线性动态系统的分析与控制”、国家杰出青年基金“混杂系统的复杂动力学分析与控制”等项目的资助下，实验室取得了明显的研究进展，获2006年江苏省科技进步一等奖。
