《控制科学与工程学科前沿技术讲座》SZ1603072蒋耿乾
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二叔丁基二环己基-18-冠-6的合成及其对锶的萃取
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军工院所知识产权管理与运营的思考
2022年·第11期航天工业管理Theory & Analysis研究与探讨17军工院所知识产权管理与运营的思考及建议李博文、徐嘉良、曾涛 /南京电子设备研究所20世纪中叶，美国通过推动国防科技成果向民用领域转化造就了多个至今领先的高技术产业，“星球大战”计划衍生了GPS 全球定位系统，“曼哈顿计划”带动了美国核技术的民用开发和利用，弹道轨迹计算技术孕育了电子计算机产业的发展，美军“阿帕网”的构建推开了互联网时代的大门。
我国国防工业以国家战略为先导，以强军为首要责任，各项工作取得了显著成就，“北斗”三号全球导航系统完成星座部署，火星探测器“天问”一号发射升空，“嫦娥”五号完成月球“挖土”和地外天体起飞，“华龙”一号全球首堆并网成功，中国新一代“人造太阳”首次放电，在完成这些国家重大工程任务过程中积累了大量先进科技成果。
原《国防法》规定，“国家直接投入产生的技术成果属于国防资产，不得改变用途和目的”，限制了国防科技成果向民用领域转化应用。
这也从另一个角度说明，国防科技成果在长期禁转的情况下积累了巨大的转化潜能，一旦释放，将会对国民经济的发展起到推波助澜的作用。
当前，全民知识产权防范意识普遍增强，各行业知识产权工作取得了一些成绩，但是仍然存在核心技术不强、知识产权质量不优、转化转让难的问题，特别是军工国防领域的知识产权制度改革创新亟需研究解决。
军工科研院所的知识产权数量主要以发明专利居多，普通发明专利数量偏少，可以进行转化、转让的专利比例偏低，同时面临事业单位转企、市场竞争常态化的大环境，如何更好地管理与运营知识产权，最大程度地发挥知识产权效能，真正实现知识产权引领技术创新、知识产权转化为经济效益、知识产权强企，是军工科研院所重点考虑的问题。
2022年·第11期航天工业管理Theory & Analysis研究与探讨18一、知识产权的管理1．知识产权工作体系知识产权管理工作应站在军工院所发展的角度统筹规划，结合南京电子设备研究所自身发展特点，制定知识产权长远与阶段性发展战略、知识产权专项管理制度，规范军工院所的知识产权管理，进而有利于知识产权的运营，知识产权管理网络如图1所示。
控制科学发展前沿课程论文报告
控制科学发展前沿课程论文报告引言：控制科学是一门研究如何使系统按照既定要求运行的学科，它涉及到各个领域的应用，如工业自动化、航空航天、生物医学等。
随着科技的不断进步，控制科学也在不断发展，涌现出许多前沿课题。
本文将探讨控制科学发展的一些前沿课程，并分析其在实际应用中的意义。
一、深度强化学习在控制系统中的应用深度强化学习是近年来兴起的一种人工智能技术，它结合了深度学习和强化学习的方法，可以用于控制系统的优化和决策。
通过构建深度神经网络模型，系统可以自主学习和优化控制策略，从而实现更高效、更精确的控制。
这种方法在机器人控制、交通系统优化等领域具有广泛的应用前景。
二、自适应控制理论的研究与应用自适应控制理论是一种针对系统参数变化和外部干扰的自适应调节方法。
它通过实时监测系统状态和参数变化，采用适应性算法来调整控制器参数，从而实现对系统的自适应控制。
自适应控制理论在飞行器、电力系统等领域的应用中，能够提高系统的稳定性和鲁棒性，具有重要的实践意义。
三、基于模型预测控制的研究与应用模型预测控制是一种基于系统模型的控制方法，它通过预测系统的未来状态和输出，优化控制策略，从而实现对系统的优化控制。
该方法在化工过程、智能电网等领域的应用中，能够实现对复杂系统的精确控制，提高系统的性能和效率。
四、多智能体系统的协同控制研究多智能体系统是由多个智能体组成的系统，智能体之间通过通信和协作实现系统的控制和决策。
多智能体系统的协同控制研究旨在解决智能体之间的信息传递和决策合作问题，从而实现系统整体性能的优化。
这种方法在无人车辆、机器人编队等领域的应用中，能够实现多个智能体之间的高效协同工作，具有广阔的应用前景。
五、量子控制理论的研究与应用量子控制理论是一种研究如何控制量子系统行为的学科，它在量子计算、量子通信等领域具有重要的应用价值。
量子控制理论通过设计合适的控制脉冲序列，实现对量子系统的精确控制和操作。
这种方法在量子计算机、量子通信等领域的应用中，能够提高量子系统的稳定性和精确性，推动量子技术的发展。
蠕变氧化交互下裂纹扩展行为的数值分析
文章编号：1006-3080(2022)06-0856-07DOI: 10.14135/ki.1006-3080.20220107001蠕变氧化交互下裂纹扩展行为的数值分析谈建平1， 闫阿晨1， 曾 鑫1， 刘长军1， 蔡 君1， 苏东川2， 邵雪娇2（1. 华东理工大学机械与动力工程学院, 上海 200237；2. 中国核动力研究设计院, 成都 610213）摘要：为研究氧敏感材料在蠕变氧化交互下裂纹扩展行为的变化规律，基于动态脆化物理机制，建立了蠕变耦合氧化损伤的数学模型，利用Abaqus 和Voronoi 图技术进行了镍基合金蠕变氧化裂纹扩展数值模拟，分析了载荷水平、初始裂纹处晶界方向、氧扩散速率和蠕变性能对裂纹扩展行为的影响。
结果表明：当载荷较小时，氧化促进效应显著；随着载荷的增加，逐渐趋于蠕变主导裂纹扩展。
由于氧更易扩散，直晶界裂纹相较于斜晶界裂纹的起裂时间更短。
随着氧扩散速率的增大，裂纹起裂时间缩短，且载荷越大直晶界裂纹的起裂时间越趋于稳定。
蠕变本构参数对裂纹起裂时间随载荷的变化规律几乎没有影响，越难发生蠕变的材料或服役条件，氧对断裂的影响越大。
关键词：裂纹扩展；蠕变氧化交互；动态脆化；有限元；镍基合金中图分类号：TG132.3+2文献标志码：A镍基高温合金因具有卓越的力学性能，以及抗蠕变、抗疲劳、抗氧化和耐腐蚀性能，从而成为现代高温设备中关键构件的首选材料[1-2]。
然而，镍基合金的高温强度和韧性往往是矛盾冲突的[3]，其高温韧性随着服役时间以及蠕变强度的增加而降低，究其原因为高温下长期服役使得材料性能持续退化而产生蠕变损伤，同时高温氧化环境会弱化晶界，导致萌生沿晶裂纹，在应力作用下加剧裂纹扩展直至高温构件失效[4]。
因此，准确评估镍基合金在高温氧化环境下的裂纹扩展规律对构件的安全服役有重要的现实意义。
目前，关于高温氧环境下晶界弱化的损伤物理机制存在两种被广泛接受的观点：动态脆化（Dynamic Embrittlement, DE ）[5-7]以及应力诱导晶界氧化（Stress -Accelerated Grain Boundary Oxidation, SAGBO ）[8-9]。
【精品推荐】-铝合金点焊电压信号的分形特征
收稿日期：2009－04－12基金项目：国家自然科学基金资助项目（50575159）；教育部科学技术研究重点项目（106049）文章编号：1002－025X (2009)11-0017-04铝合金点焊电压信号的分形特征高战蛟1，罗震2，姜坤1，赖小明1，侯文德1（1．北京卫星制造厂，北京100190；2．天津大学材料科学与工程学院，天津300072）摘要：以非线性分形理论为基础，利用盒维数定量地描述了铝合金点焊过程中非线性电压信号，并对不同点焊质量下的电压参数进行检测与盒维数计算，建立铝合金点焊质量与分形维数关系。
试验与计算结果表明：以盒维数作为特征量能够有效地反映点焊质量的变化，这对大型舱体铝合金点焊质量监测的研究具有较高的理论和实践参考价值。
关键词：铝合金点焊；特征量；盒维数；非线性电压信号中图分类号：TG453文献标志码：B0前言目前，在航天飞行器产品生产过程中，铝合金点焊作为一种高效的焊接方法得以广泛应用，特别在大型密封舱体桁条、隔框结构上都是以点焊形式连接，且焊点数以千计［1-3］。
从整个航空、航天焊接状况来看，大型密封舱体的点焊必须要求高可靠性的焊缝质量，这对保证航天器结构稳定性至关重要。
而铝合金的特殊性使得焊点质量对外界因素如表面状况、散热条件等非常敏感，导致焊接质量不稳定，严重影响了铝合金点焊质量的可靠性，进而危及到航天器的在轨飞行任务，因此，大型密封舱体点焊质量在线监测的研究迫在眉睫。
点焊过程中的电压信号能反映出点焊过程中金属固-液态转变的过程［4-5］，它是一个非常重要且容易监控的参数之一，但是在焊接过程中呈现为非线性，而分形理论是研究非线性的一种有效方法，用分形维数来量化信号的复杂程度，从而建立电压信号的非线性与点焊质量的关系，经过试验证明，该方法能很好地描述点焊质量。
它对研究大型舱体铝合金点焊质量在线监测具有重要的理论和实践参考价值。
1分形维数分形维数（Fractal Dimension ）是度量分形集的“不规则”程度和“复杂”程度的数学工具［6］。
最小控制合成算法在结构振动控制中的应用
被许多结构 工程 专 家 所关 注 ， 且 正在 获得 越 来 并
越多 的工程应 用 。
下均 能达 到 良好 的稳定 和鲁 棒性 。图 １ 表示 了
ＭＣ Ｓ控制算 法 的结构 。
结构振动 的控 制 技 术 中， 获 得较 好 的控 制 要
效果 ， 关键 是要 采用 合适 的控制算 法和控制 策略 。
近年来大规 模地 震 不断 发 生 ，０ ８年 汶川 地 ２０ 震 ，０ ９年印 尼地震 都给 人类 带来 巨大 生命 财产 ２０ 损 失 。传统 的结 构设 计主要依 靠提高结构 自身 刚
１ ＭＣＳ参 考模 型 自适 应 控 制算 法
１９ ９０年 Ｓｏ ｎ和 Ｂｎｈｕａｅ等 ｔｔ ｅ ｅｃｏｂｎ 提 出 了
结构 的响应 。 因此 ， 展不 依 赖受 控 结构 参数 发
模 型的控制算 法 和控制 策略是 十分必要 的 。
本文 基 于 “ 小 控 制 合 成算 法 （ Ｓ ” 自 最 ＭＣ ） 的 适 应控制 理论 ， 导 了地 震 反应 自适应 控 制 的基 推
图 １ ＭＣ Ｓ控 制 算 法
本 方程 。提 出了以地 震能量 降低模 型为最优 控制 模 型 ， 用 以 地 震 能 量 降 低 模 型 的 ＭＣ 应 Ｓ控 制算 法 ， 一个三 自由度 受 控 结构 和 天兴 洲 大桥 磁 流 对 变阻尼器 进行仿 真 分析 。
收 稿 日期 ： ０ ００ －７ 修 回 日期 ：０００ － ２ １－４０ ２１－ ０ ６ ７
．
第 ３期
张凯静等 ： 小控制合成算法在结构振动控制 中的应用 最
・７ ７・
（ ）＋ｃ （）＋ （）＝ （ ）＋ （ Ｄ Ｆ ￡ ｓ 川
（） ２ 基 于 ＭＣＳ算 法 的 仿真 分 析 １ 一 。 。
越多 的工程应 用 。
下均 能达 到 良好 的稳定 和鲁 棒性 。图 １ 表示 了
ＭＣ Ｓ控制算 法 的结构 。
结构振动 的控 制 技 术 中， 获 得较 好 的控 制 要
效果 ， 关键 是要 采用 合适 的控制算 法和控制 策略 。
近年来大规 模地 震 不断 发 生 ，０ ８年 汶川 地 ２０ 震 ，０ ９年印 尼地震 都给 人类 带来 巨大 生命 财产 ２０ 损 失 。传统 的结 构设 计主要依 靠提高结构 自身 刚
１ ＭＣＳ参 考模 型 自适 应 控 制算 法
１９ ９０年 Ｓｏ ｎ和 Ｂｎｈｕａｅ等 ｔｔ ｅ ｅｃｏｂｎ 提 出 了
结构 的响应 。 因此 ， 展不 依 赖受 控 结构 参数 发
模 型的控制算 法 和控制 策略是 十分必要 的 。
本文 基 于 “ 小 控 制 合 成算 法 （ Ｓ ” 自 最 ＭＣ ） 的 适 应控制 理论 ， 导 了地 震 反应 自适应 控 制 的基 推
图 １ ＭＣ Ｓ控 制 算 法
本 方程 。提 出了以地 震能量 降低模 型为最优 控制 模 型 ， 用 以 地 震 能 量 降 低 模 型 的 ＭＣ 应 Ｓ控 制算 法 ， 一个三 自由度 受 控 结构 和 天兴 洲 大桥 磁 流 对 变阻尼器 进行仿 真 分析 。
收 稿 日期 ： ０ ００ －７ 修 回 日期 ：０００ － ２ １－４０ ２１－ ０ ６ ７
．
第 ３期
张凯静等 ： 小控制合成算法在结构振动控制 中的应用 最
・７ ７・
（ ）＋ｃ （）＋ （）＝ （ ）＋ （ Ｄ Ｆ ￡ ｓ 川
（） ２ 基 于 ＭＣＳ算 法 的 仿真 分 析 １ 一 。 。
“双碳”目标下膜技术发展的思考
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第3期“双碳”目标下膜技术发展的思考徐南平，赵静，刘公平（材料化学工程国家重点实验室，江苏南京211816）摘要：实现碳达峰和碳中和，本质在于使经济社会发展彻底摆脱对含碳矿产资源的依赖，其关键在科技创新。
作为一种高效节能的共性分离技术，膜技术在这个过程中可以发挥怎样的作用？本文从零碳能源重构、低碳流程再造、非二气体减排及负碳体系构建四个方面详细阐述了膜技术在实现“双碳”目标的关键技术途径中所发挥的重要作用，主要包括零碳电力存储、绿氢制备及利用、工业流程优化及节能降耗、CO 2及非二气体捕集、CO 2转化再利用等。
文中分析了相关领域膜技术的发展现状，并对“双碳”目标下我国未来膜技术的研究方向和发展目标进行了展望，指出通过一系列颠覆性膜技术的大规模应用，可助力实现可再生能源成本全球最低、低碳流程再造代价最小两大战略目标，为我国实现碳中和提供坚实的技术支撑。
关键词：碳达峰；碳中和；含碳矿产资源；膜技术中图分类号：TQ028.8文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）03-1091-06Thinking of membrane technology development towards “carbon emission peak ”and “carbon neutrality ”targetsXU Nanping,ZHAO Jing,LIU Gongping(State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering,Nanjing 211816,Jiangsu,China)Abstract:The essence of achieving “carbon emission peak”and “carbon neutrality”is to completely getrid of the dependence of economic and social development on carbon-containing mineral resources.The key solution towards this issue is to develop innovative science and technology.As an efficient and energy-saving generic separation technology,what role can membrane technology play in this process?This paper discusses the important functions of membrane technology in the pivotal technical approaches to realizing “carbon emission peak”and “carbon neutrality”targets from four aspects:zero-carbon energy system reconstruction,low-carbon-process engineering,non-CO 2gas emission reduction and negative-carbon-system creation.The involved technical approaches mainly included zero-carbon-electricity storage,green hydrogen preparation and utilization,process optimization and energy consumption reduction of current industrial processes,CO 2and non-CO 2gas capture,CO 2conversion and reuse.The recent developments of membrane technology in the relevant fields are analyzed,and the future development directions and goals of the membrane technology in China are prospected.It is anticipated that the large-scale applications of various disruptive membrane technologies in the future could contribute to achieving the two strategic objectives of the lowest renewable energy cost in the world and the minimum priceof low-carbon-process engineering,and then provide technical supports for realizing “carbon neutrality”观点DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2143收稿日期：2021-10-19；修改稿日期：2021-11-09。
中日传感技术研讨会
一
种新型的味觉传感器 的原理、发展历程及其在食
品安全 、 药物开发等领域 的实际应用。 味觉传感技术 在我国尚属待开发技术 ，其演讲内容以及作为大学 研究成果成功转化的过程 ， 令大家耳 目一新， 并引发
了热烈 的讨论 。
开幕式由本次会议主席东南大学仪器科学与工 程学院院长宋爱国教授主持 ，东南大学刘波副校长 为大会致开幕辞。 闭幕式 由会议 的共 同主席、 日 本九
誉 象
学术交流的机会 ， 为推动传感技术的发展 ， 为可能的
国际合作提供一个思想、 技术碰撞的平台。
会议以“ 传感技术” 为 主题 ， 内容上既有各种新 型的物理 、 化学 、 生物传感器件 ， 也有信号处理 、 传感 网络等现代物联网技术 的技术支撑。
梁金星 ： 副教授 。 收稿 日 期： ２ ０ １ ２ — ０ ６ — ２ ９
机遇和挑战。 随着人们生活水平 的提高 ， 对客观环境
ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ” 为主题 ， 介绍了一种新 型的微型直接 甲 的安全 、 卫生 、 便利性等提 出了更高的要求 ， 对作为 Ａ 该研究利用 ３ Ｄ微加工技术（ Ｍ Ｅ Ｍ Ｓ ） ， 在 客观评价 、 处理 、 传输环境信息的关键元件传感器的 醇燃料电池。
期待显得更为迫切。 日益增长的复合需求 ， 已不是传 多孔硅基板上制备 了高密度的白金（ Ｐ ｔ ） 膜， 极大地提 高了白金的电催化效能， 具有很高的使用价值。 统意义上的单个物理、 机械 、 化学 、 生物等传感器件
或传感技术所能解决的。 学科交叉 、 技术共享成为传
感技 术发展 的必 然选 择 。 九州 大 学 的 Ｔ ａ ｋ ｅ ｓ ｈ ｉ Ｏ ｎ ｏ ｄ ｅ ｒ ａ助 理 教 授 以
种新型的味觉传感器 的原理、发展历程及其在食
品安全 、 药物开发等领域 的实际应用。 味觉传感技术 在我国尚属待开发技术 ，其演讲内容以及作为大学 研究成果成功转化的过程 ， 令大家耳 目一新， 并引发
了热烈 的讨论 。
开幕式由本次会议主席东南大学仪器科学与工 程学院院长宋爱国教授主持 ，东南大学刘波副校长 为大会致开幕辞。 闭幕式 由会议 的共 同主席、 日 本九
誉 象
学术交流的机会 ， 为推动传感技术的发展 ， 为可能的
国际合作提供一个思想、 技术碰撞的平台。
会议以“ 传感技术” 为 主题 ， 内容上既有各种新 型的物理 、 化学 、 生物传感器件 ， 也有信号处理 、 传感 网络等现代物联网技术 的技术支撑。
梁金星 ： 副教授 。 收稿 日 期： ２ ０ １ ２ — ０ ６ — ２ ９
机遇和挑战。 随着人们生活水平 的提高 ， 对客观环境
ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ” 为主题 ， 介绍了一种新 型的微型直接 甲 的安全 、 卫生 、 便利性等提 出了更高的要求 ， 对作为 Ａ 该研究利用 ３ Ｄ微加工技术（ Ｍ Ｅ Ｍ Ｓ ） ， 在 客观评价 、 处理 、 传输环境信息的关键元件传感器的 醇燃料电池。
期待显得更为迫切。 日益增长的复合需求 ， 已不是传 多孔硅基板上制备 了高密度的白金（ Ｐ ｔ ） 膜， 极大地提 高了白金的电催化效能， 具有很高的使用价值。 统意义上的单个物理、 机械 、 化学 、 生物等传感器件
或传感技术所能解决的。 学科交叉 、 技术共享成为传
感技 术发展 的必 然选 择 。 九州 大 学 的 Ｔ ａ ｋ ｅ ｓ ｈ ｉ Ｏ ｎ ｏ ｄ ｅ ｒ ａ助 理 教 授 以
桥梁减隔震技术及应用
4.减隔震技术在桥梁工程中的应用实例
减隔震技术在中国的应用－铅芯橡胶支座
澳门西湾大桥（2004）
4.减隔震技术在桥梁工程中的应用实例
减隔震技术在中国的应用－铅芯橡胶支座
引桥采用铅芯橡胶支座
晋江大桥（2008）
4.减隔震技术在桥梁工程中的应用实例
减隔震技术在中国的应用－铅芯橡胶支座
晋江大桥引桥（2008）
世界首座“开”字型斜拉桥；南、北引桥(1010m 和 1365m)采 用新型四铅芯隔震支座，最大直径 130cm
4.减隔震技术在桥梁工程中的应用实例
减隔震技术在中国的应用－铅芯橡胶支座
石家庄新津桥（1998）
4.减隔震技术在桥梁工程中的应用实例
减隔震技术在中国的应用－铅芯橡胶支座
新疆布谷孜大桥(1999)
震害分析
日本 阪神地震桥墩剪切、弯曲破坏
1.问题的由来
震害分析
台湾集集地震桥墩剪切破坏
1.问题的由来
震害分析
汶川地震百华大桥桥墩弯曲、剪切破坏
1.问题的由来
震害分析
日本阪神地震西宫大桥落梁
1.问题的由来
震害分析
台湾1999集集地震落梁
1.问题的由来
震害分析 汶川地震庙子坪大桥落梁破坏
以适当的阻尼限制过大的位移。
以往大量使用的板式支座、盆式支座等，起到传递 上部结构的各种荷载，适应温度、收缩徐变等因素产生 的位移，但是这些支座往往难以满足减隔震设计的要 求。
2.减隔震技术的概念与机理
4、时程分析
剪力（或加速度）和位移反应谱
隔震可以延长结构自振周期并增大结构阻尼，但要注意，不可能同 时减小上部结构的剪力（或加速度）和隔震层的位移－－在增大位移响 应和减小剪力响应之间找到最佳的平衡点。
211177958_国内稀土
由中国五矿化工进出口商会、“新材云创”新材料科创大脑、上海钢联电子商务股份有限公司主办的“2023年第三届中国稀土产业链论坛”于2023年3月23日至24日在江西赣州召开。
在论坛上，中国汽车工业经济技术信息研究所副所长朱孔源作了题为《中国新能源汽车发展现状趋势》的主题演讲。
朱孔源认为，汽车产业正处于普及后期，我国新能源汽车产业由导入期向增长期转变，但是依然存在2024年购置税减免是否延续存在不确定性、终端市场库存压力巨大，部分企业库存系数高等诸多不利因素，消费者消费信心恢复尚需时日。
朱孔源还对新能源汽车市场发展概况、动力电池市场发展概况、充换电基础设施发展概况及新能源汽车发展预测等方面的变化进行了详细分析。
中国稀土行业协会副秘书长陈占恒就《稀土行业现状与趋势简析》带来主题分享。
陈占恒表示，国家战略层面，要实现稀土资源优势向经济优势的转化，应该大幅提高稀土终端应用产品的开发，而不是简单地提高稀土产品价格。
稀土资源的价值实现是通过终端应用来体现的。
应大力积极促进稀土材料在终端产品的应用水平，把我国稀土资源优势转化为经济优势。
会上，“新材云创”项目总监石开莉作论坛开幕致辞，“新材云创”项目产品总监张波就“稀土产业与互联网交易共谋新发展”带来分享。
据悉，“新材云创”充分发挥“整合器、加速器、放大器”的作用，结合数字高地打造和数字化改革，推动产业链、创新链、供应链深度融合。
“新材云创”项目一期聚焦稀土新材料，结合赣州稀土新材料及应用集群优势，服务和促进稀土产业快速发展。
（经济参考网）2023年第三届中国稀土产业链论坛举办国 内 稀 土 2023年3月30日，中国稀土学会组织召开了由北京工业大学、安徽大地熊新材料股份有限公司、精进电动科技股份有限公司等6家单位共同完成的“烧结钕铁硼永磁重稀土减量化技术及应用”成果评价会，会议采用线下和线上相结合的方式进行。
中国科学院物理研究所沈保根院士担任评价委员会组长并主持成果评价，钢铁研究总院朱明刚教授、中航工业北京航空材料研究院张国庆教授、北京航空航天大学蒋成保教授、北京大学杨金波教授、北京科技大学廖庆亮教授、北矿科技股份有限公司刘荣明正高级工程师担任项目评价委员会委员。
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综述报告非经典飞行控制技术的发展与前景学号姓名分数南京航空航天大学自动化学院2016 年12 月目录1 绪论(10 分) (1)2 问题描述(10 分) (1)3 发展现状(50 分) (1)4 未来展望(15 分) (1)6 结论(5 分) (1)7 对本课程的意见和建议(10 分) (1)参考文献 (1)1绪论本文综述了飞控技术的研究背景和意义，总结了近年来飞行控制技术研究的现状，阐述了重构控制与非经典控制技术的特点，并且在此基础上总结了部分研究中所存在的主要问题，包括近年来出现的飞控算法的一些不足之处，并针对不足之处展望了改进建议，展望了飞行控制未来的研究方向。
2问题描述飞行控制系统的研究源于为了保障一个平稳、安全的飞行过程，使飞行系统可以代替人来做出精确的操纵与指令，即使发生了故障，也可以自动恢复到正常飞行状态或是可接受的飞行状态，从而提高飞行安全性和可靠性。
经过长足的发展，经典控制技术已经相对较为成熟，然而在国内外科研学者的不懈努力下，非经典的智能控制技术也有了日新月异的发展。
利用智能控制技术可以有效的解决诸如非线性问题等经典控制技术较难解决的困难，因此智能控制技术有着巨大的发展潜力。
3发展现状1飞行控制系统介绍及其研究意义在航空领域的不断发展中，由于在飞行过程中会出现一些飞机的飞行系统故障或损伤的飞行事例，从而导致飞机无法正常飞行而失事，一旦出现这类情况，便会造成巨大的人员伤亡与经济损失。
虽然在某些情况下，飞行员凭借其丰富的飞行经验及应变能力，可以进行正确的操控来使飞机稳定降落，从而避免发生不必要的灾难，但是这就需要飞行员具有高超的飞行技术以及丰富的飞行经验，然而并不是每一位飞行员都可以完成这些任务。
因此人们越来越认识到控制系统在航空领域中具有不可替代的作用，飞行控制系统可以使飞机在出现各种不正常的飞行状态的时候可以自动恢复到正常飞行状态，例如在飞行系统出现故障时启动备用的机械系统，或者对飞行系统的控制律进行重构等操作，将飞机处于异常状态时所存在的危险降低到可接受的水平。
基于此，故障诊断、重构控制和智能控制等飞行控制方法便成为科研人员探索的方向。
2重构控制技术世界上对重构控制的研究已经有了近三十年的历史，重构飞行控制的概念最先由美国提出，上世纪80 年代初期，美国开启了SRFCS 研究计划，1986 年11 月进行首次试飞，随后NASA 将一家F-15 改造为数字式电传操纵系统的新飞机，并在1989 与1990 年多次进行试飞，飞行结果表明飞行重构系统工作良好。
这标志着人类在重构控制研究道路上迈出的第一步。
我国在重构控制方面也进行了相应的研究，葛彤与冯正平在2000 年提出了一种分段的重构控制策略；同年唐小静月张君昌提出了基于输出反馈的重构控制方法；2007 年刘旭提出了以非线性动态逆方法为基本控制律并通过自适应神经网络来补偿出现故障时产生的逆误差的策略。
重构控制方法主要分为两大类，首先是被动重构，被动控制主要是鲁棒控制，即把提前考虑好可能出现的故障的影响引入不确定集里设计控制律。
第二类就是主动重构控制，包括伪逆法、多模型自适应控制、基于神经网络的自适应控制、线性二次型调节器和非线性调节器、模型预测控制和模型参考自适应。
重构控制可以使控制系统不再依赖于故障诊断，也可以提高安全性和可靠性。
主动重构控制主要包括下述几类方法：（1）伪逆法优缺点明显，优点是结构简单、应用方便；缺点是不能保证稳定性，而且需要精确的故障检测和诊断系统来打基础。
（2）多模型自适应控制事先考虑好故障的可能并且设计好控制律，根据相应的故障切换到相应的控制律，优点是故障少的时候该方法快速稳定，但是故障多的时候就会比较麻烦。
（3）基于神经网络的自适应控制首先用标准数学模型对神经网络进行训练实现全包线内的逆变换，用神经网络的自学习功能补偿逆变换中的误差，并且在一定条件下可用李雅普多夫方法证明其稳定性。
在不确定知识不完备情况下，在线自适应神经网络可以实现逆近似。
（4）线性二次型调节器和非线性调节器利用线性二次型调节控制器来实现对舵机故障的重构控制，针对不同的舵机故障离线设计控制器，发生故障的时候在线切换到相应的控制器。
（5）模型预测控制通过修改输入限制和内模型处理飞行器结构与舵机故障。
（6）模型参考自适应设置理想的参考模型，实时调整控制律使真实对象跟踪理想模型。
要求系统参数变化较慢从而有足够的时间来进行预估。
重构控制在目前实际应用方面还具有相当大发展空间，在这三十年的发展下，由于现有控制系统在正常工作的情况下已经得到验证，而重构控制系统还缺乏充分的评估和确认，所以重构控制目前仍然更多的停留在设计、仿真与试飞中，离实际应用还有一段距离。
3 智能控制的发展经典控制技术经过长期的发展已经有了相当成熟与完整的体系，工业上应用最多的是PID 控制，这种控制方法很简单，易于用软件或硬件来实现，并且不需要精确的过程模型来启动或维持，因此PID 一直是过程控制中的中坚力量，然而现在控制领域的发展趋势更倾向于使用智能控制技术。
智能控制可能会有不同的定义，但主要还是将其理解为使用各种各样的人工智能的控制范式（control paradigm），例如神经网路控制、模糊控制、专家控制以及学习式控制等控制方法。
（1）学习式控制学习式控制是使用模式识别技术来获得控制回路的当前状态，然后根据回路状态来做出相应的控制决定，就像先前存储好的只是和经验一样，由于这种控制方式受限于存储知识，所以其应用并未流行。
（2）专家控制专家控制是基于专家系统技术，使用知识库来做出控制决策，知识库是由人类专家、在线获得的系统数据和推理机设计（inference machine designed）来建立的，然而专家系统适合于生产计划、调度和故障诊断方面的决策，并不适合于连续控制问题。
（3）模糊控制模糊控制系统是人们为了模拟人机控制系统而设计的以模糊数学为基础的控制系统。
模糊控制实质上是一种非线性控制，它是以模糊集合化、模糊语言变量及模糊推理为基础的一种计算机数字控制系统，其一大特点就是既有系统化的理论，又有大量的实际应用背景。
（4）神经网络智能控制中应用最广泛的并且发展最迅速的就是神经网络。
神经网络在故障诊断与控制方面具有得天独厚的优势，即它在解决高度非线性和严重不确定系统的控制方面拥有巨大的潜力，利用神经网络，我们可以充分逼近任意复杂的非线性关系；神经网络能够学习与适应严重不确定性系统的动态特性；有高度的鲁棒性和容错能力，且由于神经网络中大量处理单元的广泛连接，即使有少量单元或连接损坏，也并不会影响系统的整体功能。
各国学者均对神经网络进行了相应的研究，Calise等人在[13]中提出了使用神经网络的非线性自适应控制，在[14]中描述了针对重构飞行控制问题的基于神经网络的直接自适应控制。
Uchikado等人在[15]中针对改进的学习式飞行控制系统拟定了一份报告，该系统具有使用神经网络的简单结构以及使用输入匹配的反馈功能。
刘小河与李捷等人在[16]中提出了一种新的基于神经网络的研究思路：①将整个系统分解成为若干个相互联系的子系统，每个子系统对应一定的物理现象，互联的方式应尽可能为线性的。
②对每个子系统应用李雅谱诺夫稳定性理论，导出稳定性判据，使子系统为稳定的。
③应用大系统稳定系理论，导出整个神经自适应控制系统的稳定性判据。
从前述得出的稳定性的判据, 可得出各个子系统的稳定性条件。
由此稳定性条件出发, 可分析得出对神经网络辨识器、神经网络控制器的要求。
根据这些要求, 可研究神经网络辨识器和神经网络控制器结构的确定原则、节点的个数及权值允许变化的范围内算法的收敛性。
根据整个神经自适应控制系统稳定性的条件对互联结构及相关参数的约束, 设计自适应律满足这种约束, 从而对神经控制系统进行设计。
虽然神经网络在故障诊断领域中的应用显示了明显的优越性，但是也存在一些不足之处。
现阶段对于神经网络的基本理论研究严重滞后，一些重要的理论问题还没有研究稳定性判据等内容，其稳定性方法也是研究的关键及难点。
另外，神经网络研究的对象多局限于仿射非线性系统，然而工程上遇到的非线性系统大多都是非仿射的；最后，研究稳定性的方法一般是先构造一个自适应律，然后再构造一个李雅谱诺夫函数来证明自适应控制系统是稳定的，其中如何选择合适的李雅谱诺夫函数，现有的研究大多是建立在直觉及经验的基础上且针对具体的对象进行反复分析而得出的，这样的试凑方法在实际工程分析中是很难应用的。
4 未来展望控制技术经过不断的发展，已经拥有了较为成熟的体系，PID 控制等方法足以解决大量的控制问题，然而对于飞行控制系统，由于其具有极其复杂的结构，对安全性和稳定性要求也相对较高，因此传统控制方法并不能完全满足人们对飞行控制系统的要求，非经典控制方法目前也仍然处于探索之中，仍然存在着大量的控制问题亟待解决。
（1）非线性问题飞控系统是典型的复杂工程系统，整个系统的元部件很多，结构复杂；飞行控制系统具有很大的不确定性和时变性；此外，飞控系统具有很强的非线性，然而现有的研究方法，大多都是针对线性系统而进行研究，并且方法大多都很大程度上依赖于数学模型，对于强非线性系统，目前仍然缺乏一般性的故障诊断与容错控制的方法。
国际上的自修复控制方法常采用基于线性化模型方法、模型跟随自适应方法等，但是因为小扰动线性化模型不能正确描述严重非线性而缺乏实用性。
各国学者仍在积极探索解决非线性问题的方法。
秦滨与韩志刚在1997 年提出了一种模型未知的多输入多输出非线性系统的动态线性逼近方法，在较弱的条件下给出MIMO 非线性系统动态线性化模型及相应的控制律，利用带遗忘因子的最小二乘法估计来得到自适应控制律，并且证明了其收敛性。
黄卫和柴干在2001 年提出了使用模型参考自修复的方法，根据参考模型与被控模型状态变量之间。