严洪森
个人介绍
主要研究方向
开创性工作
已完成和正在承担的主要科研项目
主要获奖和荣誉称号
主要论著
主要学术兼职
博士生和硕士生培养
严洪森
  个人介绍
2017-07-24 12:29
严洪森教授

严洪森教授(二级),博士生导师,制造系统控制与优化研究所所长,国家重点学科《控制理论与控制工程》和复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室先进制造方向学科带头人,美国工业工程师学会(IIE)高级会员,江苏省普通高等学校“青蓝工程”第二期计划省级中青年学术带头人培养人选,江苏省“新世纪科学技术带头人培养工程”培养对象,《系统工程学报》编委会成员。1957年7月3日生,浙江省江山市人。1982年1月在哈尔滨船舶工程学院自动控制系获工学学士学位,1989年3月和1992年6月分别在哈尔滨工业大学电气工程系和控制工程系获工学硕士和博士学位。1982年2月至1986年8月在中国船舶工业总公司第723研究所任助理工程师,1992年7月至1994年6月在南京航空航天大学机械工程学科从事博士后研究工作,1994年7月到东南大学自动化所任副研究员、所长助理,1998年4月破格晋升为教授,1999年5月评为博士生导师,2007年10月任东南大学自动化学院制造系统控制与优化研究所所长,2008年1月任东南大学自动化学院三级教授,2011年1月任东南大学自动化学院二级教授。主要研究方向为多维泰勒网,多维泰勒网优化控制,等效论(Equivology)与经济系统控制,正负反馈交替论(简称交替论,Napofics)与灾害预报,CIMS(计算机集成制造系统/现代集成制造系统)及FMS(柔性制造系统)建模、生产计划、调度、控制、仿真,并行工程、敏捷制造、知识化制造与知识网等。近年来,先后负责国家自然科学基金项目7项(含重点项目1项)、国家863/CIMS项目3项,省部级项目3项;获2007年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授奖,第一作者)1项,省部级科技进步二等奖1项(第一名),在国内外核心期刊和国际学术会议上发表论文304篇,其中,国际核心期刊论文67篇(其中第一作者48篇,通讯作者67篇,在线出版1篇,校清样1篇,录用1篇),被SCI收录62篇、SSCI收录8篇、他人引用1922次(其中SCI他人引用303次,而他引者中绝大部分是美、英、德、法、意、瑞士、荷、丹、爱、芬、西、希腊、土耳其、波兰、斯洛文尼亚、克罗地亚、捷、加拿大、澳大利亚、日、印度、墨西哥、哥伦比亚、伊朗、约旦、卡塔尔、新加坡、港、台专家;非SCI的国外他人引用221次,而他引者是美、英、德、法、意、瑞典、奥地利、丹、西、土耳其、匈牙利、波兰、斯洛文尼亚、克罗地亚、罗马尼亚、捷、加拿大、墨西哥、哥伦比亚、日、印度、伊朗、阿曼、约旦、马来西亚、新加坡、港、台专家),被EI收录179篇、SA收录88篇、ISTP收录33篇、CSA收录7篇并全部做成文摘。尤其,美国西北大学工业工程与管理科学系主任、《IIE Transactions》主编Mark S. Daskin教授在美国工业工程师学会会刊《Industrial Engineer》2003, 35(8)上发表“Research Reports”介绍了他在汽车装配线生产计划与调度集成优化方面取得的成果,以期引起工业工程界的注意和应用,这在国内还是第一次。

他先后历经31年,在五个方面做出开创性工作:(1)在国际上首次提出了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;(2)针对诺贝尔生理学提名奖获得者美籍奥地利理论生物学家和哲学家路德维希··贝塔朗菲(Ludwig von Bertalanffy)创始的系统论的不足,提出了等效论(Equivology),为实现等效论又提出了多维泰勒网从而解决一般非线性系统的建模问题,并基于等效论和多维泰勒网建立了社会经济系统控制包括离散与连续时间系统在内的数学模型;(3)揭示菲尔兹奖获得者法国数学家雷内托姆(Rene Thom)创始的突变论与量变质变规律的本质和引起突变的内在机制,在动力学系统的意义上统一了两者的哲理并克服了其不足,提出了正负反馈交替论(Napofics),基于正负反馈交替论和多维泰勒网建立了相应的离散与连续时间系统动力学模型;(4)以多维泰勒网作为集成平台融合了经典控制、现代控制与智能控制的精华,克服了其不足,从而在国际上首次提出多维泰勒网优化控制并建立了相应理论,实现并解决了自1950年代苏联著名学者庞特里亚金(Pontryagin)创立最大值原理以来最优控制理论中难以解决的一般非线性系统最优闭环控制问题和非常困难的快时变非线性系统自适应控制问题,使控制理论发展到了一个新阶段;(5)将多维泰勒网控制与鲁棒优化相结合,提出了多维泰勒网鲁棒优化控制思想详见开创性工作

应用研究表明多维泰勒网(MTN)优化控制不仅可显著改善我国海陆空火箭军武器装备的机动性和抗干扰性能,并显著提高其打击能力、目标打击精度和生存能力,而且可显著改善我国民用行业装置、设备、生产线与系统控制的精度、动态性能和抗干扰性能,预示着很好的应用前景详见开创性工作四。例如:

(1)在多旋翼无人机的实际飞行控制中,MTN优化控制的调节时间比PID优化控制缩短29.5%~38.6%,在5~6 m/s的自然风速情况下前者的最高飞行高度比后者提高2.7~3.2 m(高度越高,风越大)。

(2)对于打击态目标的对称巡航导弹飞行控制,多维泰勒网控制相比PID控制和PID神经网络控制可提高1~2个数量级的目标打击精度。对于打击态目标对称巡航导弹飞行控制,分别采用比例制导和滑模制导时,多维泰勒网优化控制的平均目标命中精度比PID优化控制和需要精确机理模型的积分滑模变结构优化控制分别提高1.24~6.16倍和1.94~5.91倍。对于打击态目标的对称巡航导弹飞行控制,多维泰勒网优化控制的平均目标命中精度也比PID和需要精确机理模型的积分型滑模优化控制分别提高10.68倍和1.40倍。

(3)对于固定翼飞机飞行控制,多维泰勒网优化控制的横侧向给定控制角度相比PID和需要精确机理模型的滑模优化控制分别提高13~17度和5~6度。

(4)对于坦克高速行进间发射控制,多维泰勒网控制的坦克最大行驶速度可比PID控制提高9.9~13 km/h,而多维泰勒网控制的弹丸平均脱靶量即使在忽略PID失控的情况下也比PID控制减少80.23~102.52 m。

(5)对于打击静态目标的鱼雷航行控制,多维泰勒网优化控制的平均打击精度比PID优化控制和需要精确机理模型的滑模优化控制分别提高了5.075倍和2.476倍。

(6)对于海上石油钻井平台动力定位控制,在无一阶波浪干扰的情况下,MTN优化控制的调节时间比PID优化控制和反步法优化控制分别缩短了61.69%和44.60%;就抗干扰和定位波动性而言,MTN、反步法和PID优化控制允许的最大海浪有义波高分别为11.0m~11.2m、10.1m~10.3m和8.9m~9.1m,相应的横荡平均值的均方差分别为0.1176~0.1254m、1.5731~1.9935m和0.1556~0.1439m。其中,反步法优化控制器不仅需要钻井平台的精确机理模型,而且需要精确干扰测量。

需要指出,多维泰勒网优化控制器不仅继承了PID控制器既可以不需要被控对象机理模型又可以不需要干扰测量的优点,而且两者所需要的测量装置也相同,也就是说,既不需要额外增加硬件成本,也不会降低系统可靠性。唯一不同的是前者与后者相比增加了高次项,即增加了计算量,而多旋翼无人机的实际飞行控制试验已经表明这一点计算量对嵌入式系统来说根本算不了什么,丝毫不影响多维泰勒网优化控制器的实时性。

 

 

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