戴先中
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戴先中
  主要研究方向与成果
2014-06-06 21:31

近五年主要研究方向与主要学术贡献、重要创新成果

1)机器人控制

5年里,主持完成2项国家863计划机器人重点项目,1项国家973子项目“多机器人可重构系统的实时协调控制理论与方法研究”,1项江苏省十五攻关项目“网络化焊接机器人研制与汽车焊接生产线应用工程”,1项江苏省重大科技成果转化专项“焊接机器人成套装备”。在网络化机器人研制与应用方面做出了突出成绩,2次主持召开了国内机器人学术研讨会,担任国家863计划机器人主题专家组成员,国际先进机器人组织(International Advanced Robotics Programme中国代表。在弧焊机器人成套装备的研制方面达到了国内领先的研究水平,获得2011年度江苏省科学技术一等奖(第一完成人)

2004年,基于PC+PMAC控制器与新松机器人SIASUN-RH6本体,研制出具有完全自主知识产权的6自由度机器人,随后组织团队与昆山华恒焊接股份有限公司、华中科技大学合作:

① 攻克了控制器体系结构、高精度插补、多轴协调、快捷示教等关键技术难题,开发出了自主版权的高性能弧焊和通用机器人控制器;攻克了机构设计、焊接工艺等关键技术难题,开发出了具有完全自主知识产权的“昆山一号”6自由度焊接机器人(基于PC+PMAC与基于Keba控制器两种型号),达到国际先进水平。

② 针对工程机械等大型焊接件,攻克了焊缝纠偏、焊接机器人与变位机协调控制、离线编程等关键技术难题,开发出了具有完全自主知识产权的焊接机器人成套装备系列产品(3年应用430台套),达到国际先进水平。

③ 具备了大型机器人焊接工程的设计、开发和实施能力,填补了多项国家空白,整体技术水平在国内处于领先地位,并达到国际先进水平。

目前在研的主要项目有:国家自然科学基金项目“多机器人无夹具焊接系统中的协作控制研究”、国家十一五863计划重点项目“机器人模块化功能部件产业化”、国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项项目“喷涂机器人成套装备”和江苏省重大科技成果转化专项“水切割机器人”。

目前主要研究:机器人控制器的模块化、产业化;多机器人协作控制技术;无夹具协作焊接技术,焊接自动化生产线技术等。

 

2)神经网络逆软测量与控制

3项国家自然科学基金、4项省部级项目的资助下,历时10年,取得了一系列原创性的成果和显著的经济效益。鉴定评价为“神经网络逆测量和控制的理论研究成果具有原创性,在该领域的应用研究处于国际领先水平,相关的多个领域的实际应用取得了显著的经济效益”。2006年获教育部技术发明一等奖(第一完成人)2009年获国家技术发明奖二等奖(第一完成人)

主要学术贡献、重要创新成果有:①为解决复杂过程中关键变量难以直接测定的困难,创造性地提出了以不直接可测量为输入、直接可测量为输出的“内含传感器”的概念及其建模算法,并创造性地将神经网络与逆系统方法相结合用于测量,提出了基于“内含传感器”逆的神经网络软测量技术,可方便地在工程上实现;②针对逆系统控制方法需知原系统精确模型和求出逆系统表达式这两个工程应用“瓶颈”,创造性地提出了将神经网络与逆系统方法相结合和新结构的动态神经网络,构造其动态逆系统,并创造性地提出了扩展的神经网络逆系统结构,为精确模型未知的复杂过程的线性化解耦控制提供了实用的神经网络逆控制技术。

在机器人解耦控制、多电机系统速度和张力解耦控制、生物发酵过程关键变量的在线软测量与控制中成功应用。目前,正继续研究神经网络逆软测量在发电机软测量与控制、多维力解耦测量中的应用。

 

3)复杂电力大系统控制

复杂电力大系统是最大的人造系统,是一个典型的微分-代数系统(又称广义系统),数学建模困难,控制更困难,研究极富挑战性

国家杰出青年科学基金“复杂电力大系统控制——理论、方法与实现”项目的资助下,研究取得了突破性进展

①建立了可完整描述电力系统的统一模型——复杂电力大系统的递阶结构化模型。此模型一方面能完整描述实际电力系统中各类元件的复杂非线性特征,另一方面在结构上能适合元件分散控制和系统递阶控制的需要,有望成为电力系统的基本数学模型;并为电力系统非线性分散/递阶控制的研究奠定了模型方面的基础。

②建立了电力系统实际运行与非线性稳定控制在分层递阶控制结构与方法上一致的“电力系统运行与控制的统一理论”。包括针对电力系统的元件的“非线性微分-代数子系统”特征,提出了一般性的元件非线性分散控制方法;通过提出(扩展)神经网络逆控制方法、反推控制方法等,提出了具体的元件非线性分散控制器设计方法。

目前在国家自然科学基金“含控制器的电力系统递阶(结构化)模型研究” 项目的资助下,进一步研究模型研究中两个亟待解决的问题:①模型中应包含(神经网络等非解析)元件控制器及区域控制器;②考虑了元件及其控制器非线性动态特性后的区域模型过于复杂,从简化模型仍然包括微分动态方程与代数接口方程两部分着手,在主要动态特性等效与接口特性不变的前提下,建立包含非解析控制器在内的元件简化模型(降低微分方程的阶数、尽可能减少非线性);进而建立包含区域控制器在内的区域和系统简化模型,满足递阶控制、时域仿真和稳定分析所需,使电力系统递阶结构化模型真正成为电力系统的基本模型,为电力系统发展再做创新贡献。

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