智能控製與信息處理科研團隊

一🧜🏽🏪、團隊簡介

智能控製與信息處理科研團隊由教授☁️、副教授及青年博士共9人組成🧇。近年來，團隊成員主持國家自然科學基金、上海市自然科學基金🚢👨🏽、上海市教委創新項目及重大產學研項目等多項課題。團隊以“智能控製與信息處理”為發展主線，聚焦新能源、智能控製、先進檢測和高低壓變頻等技術，強化政產學研協同創新⁉️，重點關註智能電網🕴🏼、電氣裝備控製技術、光電精密測試技術等💁🏼‍♀️，強調強電與弱電相結合🏮、傳統與新興相結合，積極促進成果轉化🏊🏼‍♀️。

2. 團隊負責人

陳蓓，女，工學博士🧑🏿‍🔧、教授🍛，中國自動化學會工業控製系統信息安全專業委員會委員，上海市自動化學會理事會理事，香港大學訪問學者，上海交通大學訪問學者🕕。從事控製理論與控製工程方向的研究工作，近年來研究興趣包括：新能源發電及微網🕵🏼‍♂️、電池儲能系統、Markov系統、滑模控製等。主持國家自然科學基金面上項目 1 項🏔、國家自然科學基金青年項目 1 項、上海市自然科學基金面上項目 1 項、上海市經信委產業轉型升級發展項目 1 項，參與國家自然科學基金面上項目 3 項、上海教委科技創新重點項目 1項、上海市經信委高端智能裝備首臺突破和示範應用項目 1 項。在Automatica等控製領域重要學術期刊發表論文55篇🕵🏻，單篇最高他引180 次（ESI高被引論文），授權 6 項發明專利，相關研究成果獲得 2018 年中國自動化學會自然科學一等獎、2016 年上海市自然科學二等獎、2010 年上海市自然科學二等獎🏄、2015 年上海市優秀博士學位論文🛍️🫛，合作出版專著《信息物理系統安全控製設計與分析》👷🏽‍♀️🤲，主編出版1本教材。擔任IEEE Trans. Cybernetics, International Journal of Robust and Nonlinear Control, Journal of the Franklin Institute, IET Control Theory & Application等多個國際期刊審稿人♘。

三、團隊主要成員

1. 曾國輝，男，工學博士🦔，教授🧝🏼‍♀️，中國電工學會電機工程教育專業委員會常務理事，上海市自動化學會理事，全國專業標準化技術委員會電機軟起動分技術委員會委員🏇🏽、調速電氣傳動系統半導體電力變流器分技術委員會委員📵。主要從事電力電子與電力傳動🐤、電機拖動及控製等方面的教學與科研工作🧜🏼‍♂️。對特種機器人🧕🏼、數字電源、電機拖動與控製、高低壓變頻、高低壓軟起動器🧜🏿‍♀️、LED驅動控製等方面有較深入研究⛹🏽，曾先後擔任過上海永大電梯設備有限公司科技副總（掛職）、上海雷諾爾科技股份有限公司技術副總🧑🏿‍🚀、安徽天長市人民政府副市長（掛職）、恒达娱乐國家大學科技園總經理。近年先後主持或參與 “級聯式多電平光伏並網逆變器關鍵技術研究”🦘👨🏻‍🦽‍➡️、“三繞組變壓器3D建模工作特性分析”、 “高性能高壓變頻器及相關先進技術研究”、“電梯曳引機智能集成測試系統開發”、“服裝電磁波輻射屏蔽”😝、“電動汽車充電樁及智能電池管理系統（BMS）”、“特種機器人研製”等重大產學研項目🧫。參加討論製定軟起動器國家標準5項。先後主持或參與國家自然科學基金項目👩🏼‍🌾、總裝備部重大**項目、文化部項目👨🏼‍⚕️🪬、上海市科委科技攻關項目、上海市教委項目等十余項👩‍👩‍👧‍👧。在國內外發表學術論文50余篇✍🏿，已授權發明專利10余項🚴，實用新型專利40多項，外觀專利1項🧝🏿‍♂️；軟件著作權登記3項。

2. 劉瑾，女😪🏃‍♀️‍➡️，工學博士，教授✌🏻。恒达娱乐信息化辦公室(算力中心)主任，曾任恒达平台副院長🚟。荷蘭代爾夫特理工大學高級研究學者💂‍♂️，上海市高等學校青年骨幹教師國內訪問學者。中國機械工業教育協會應用型本科電氣工程及其自動化專業教學委員會委員，中國圖象圖形學會多媒體專業委員會委員🎺，中國光學工程學會高級會員，上海市計算機學會教育信息化專委會委員👩‍❤️‍💋‍👨🍺。主要從事先進檢測技術與應用、智能控製等方面的教學與科研工作。近年來主持國家自然科學基金💎🍋‍🟩、上海市“科技創新行動計劃”生物醫藥科技支撐專項、上海市自然科學基金👱🏻‍♂️、上海市教委科技創新項目等🫄，參與科技創新2030“新一代人工智能”重大項目、國家自然科學基金及重大橫向項目等。獲得上海市科技進步二等獎🙍🏻，入選2020年長寧區疫情防控團隊🌳。在《Optics Express》、《Optics and Laser Technology》、《Applied Optics》等期刊發表SCI論文50余篇🐡，其中ESI高倍引論文5篇(ESI高倍引+熱點論文4篇)，發表論文獲得《武漢大學學報》高影響力論文✮，發明專利授權10余項。擔任《Optics Express》、《Optics Letters》、《Applied Optics》🎉、《武漢大學學報》等期刊審稿人，2022年獲得《武漢大學學報》優秀審稿專家🚵‍♀️。獲得中國研究生電子設計競賽全國總決賽優秀指導教師和上海市優秀指導教師等榮譽🧑🏽‍🚀。

3. 閆書佳，女，工學博士🧘🏼‍♂️🌜。主要從事電力系統智能檢測技術的研究，先後主持或參與“面向海上風電場升壓站內部設備的智能檢測與評估技術的研究（上海勘測設計研究院）”、“基於可見光與紅外信息融合的輸電線路運行狀況檢測”、“無人機巡線後臺故障診斷系統研究”、“基於信息融合技術的飛行器電網巡線故障診斷”🤲、“外絕緣汙穢狀態圖像識別檢測技術研究與應用”等項目🚜。

4. 張振華，男，理學博士🐇，講師🐓，碩士生導師，恒达平台黨委宣傳委員🪼、黨政辦主任。主要從事量子控製🎆、電子電路等方面的教學與科研工作。主持上海市教委優青項目、校基金及橫向項目10余項，參與國家自然科學基金、上海科委及教委項目等10余項🚛💹，在《Physical Review A》🙅🏿‍♀️、《Journal of the Optical Society of America B》、《Laser Physics Letters》等期刊上發表高水平SCI論文近20篇✦👨‍❤️‍👨。

5. 高燕，工學博士🕴🏼，副教授，碩士生導師。主要從事控製理論與優化技術、人工智能、計算機視覺及模式識別🔍、大數據等。主持完成、參與科研和教研項目10余項，包括國家自然科學基金項目(主持)🐿🧑🏽‍🦱、上海市自然科學基金項目、上海市教委項目等。近年在國內外重要學術期刊上發表論文20余篇🥣🕝，其中SCI、EI、CSCD-C收錄共 17篇，授權實用新型專利 8 項🪼🪻，發明專利4項。

6. 韋鈺，高級實驗師🏋🏻‍♂️，碩士，2014 年畢業於華東理工大學控製工程專業😖。從事恒达科研管理與服務工作，主要研究方向為電氣檢測與控製✮，負責《電機及拖動綜合實驗》、《電機測量與保護技術實踐》等實踐類課程。參與編寫教材1本，發表論文10余篇。專利發明授權1項🆑，實用新型授權與軟件著作權多項👨🏻‍🚀。曾多次指導市級、國家級大學生創新項目👨‍👨‍👧‍👦👐🏼、TI杯大學生電子設計競賽👨🏽‍🎨。

7. 丁婷婷🪣，博士，恒达平台🧌，電氣工程系，講師🧎‍➡️。主要從事基於铌酸鋰薄膜的芯片加工、光電信息處理等研究👨🏽‍🔧。參與國家級/省部級項目3項。迄今以第一作者的身份在包括Optica、Optics Letters💁‍♀️🧙🏽‍♀️、Journal of Lightwave Technology、Optics Express🕐🍓、Chinese Optics Letters等SCI期刊及國際會議發表論文。

8. 臧甲傑🕟，加拿大西蒙弗雷澤大學哲學博士（工學）👨🏻‍💻，講師🥎。目前主要從事大功率電力電子與電力系統控製技術，新能源功率變換技術🫷🏿、大功率電力電子設備故障檢測及容錯運行等方面研究。參與多項加拿大NSERC項目及國家電網和南方電網項目⏳，公開發表學術論文二十余篇，已授權國家發明專利1項，實用新型專利1項⚁。

四👱‍♀️、主要論文及專利成果

論文成果

1. Chen Bei, Niu Yugang, Zou Yuanyuan. Adaptive sliding mode control for stochastic Markovian jumping systems with actuator degradation. Automatica. 2013, 49(6): 1748-1754. (SCI, EI)(ESI Highly Cited Paper)

2. Chen Bei, Niu Yugang. Sliding mode control based on multi-node transmission hybrid scheduling for Markovian jump systems with constrained bandwidth. Nonlinear Analysis: Hybrid Systems. 2023, 49 (2023) 101358. (SCI, EI)

3. Chen Bei, Niu Yugang, Liu Hongjian. Input-to-state stabilization of stochastic Markovianjump systems under communication constraints:genetic algorithm-based performance optimization. IEEE Trans. Cybernetics. 2021, DOI: 10.1109/TCYB.2021.3066509.(SCI, EI)

4. Chen Bei, Niu Yugang, Zou Yuanyuan. Dynamic event-triggered sliding mode security control for Markovian jump systems: Learning-based iteration optimization method. International Journal of Robust and Nonlinear Control. 2022, 32(5): 2500-2517.(SCI, EI)

5. Chen Bei, Niu Yugang. Sliding mode switched control for Markovian jumping systems subjectto intermittent DoS attacks. International Journal of Robust and Nonlinear Control. 2022, 32(3):1545-1560.(SCI, EI)

6. Chen Bei, Jia Tinggang, Niu Yugang. Co-design of transition rates and sliding mode switched controller for Markovian jumping systems under intermittent DoS attacks.Journal of the Franklin Institute. 2022, 359(8): 3549-3574.(SCI, EI)

7. Chen Bei, Niu Yugang, Zou Yuanyuan. Security control for Markov jump system with adversarial attacks and unknown transition rates via adaptive sliding mode technique. Journal of the Franklin Institute. 2019, 356(6): 3333-3352.(SCI, EI)

8. Jing-Yi Gao, Jin Liu*, Hai-Ma Yang, Hai-Shan Liu, Guohui Zeng, and Bo Huang. Anisotropic medium sensing controlled by bound states in the continuum in polarization-independent metasurfaces[J].Optics Express，2023，31(26) :44703-44719  

9. Qianhe Zhao, Jin Liu*, Haima Yang, Haishan Liu, Guohui Zeng, BoHuang, Jun Jia. Double U-groove temperature and refractive index photonic crystal fiber sensor based on surface plasmon resonance[J]. Applied Optics, 2022, 61(24): 7225-7230(ESI高被引、熱點論文)

10. Qianhe Zhao, Jin Liu*, Haima Yang, Haishan Liu, Guohui Zeng and Bo Huang.High Birefringence D-Shaped Germanium-Doped Photonic Crystal Fiber Sensor[J]. Micromachines, 2022, 13(6): 826(ESI高被引、熱點論文)

11. Xiaolin Liu, Jin Liu*, Haima Yang, Bo Huang, Guohui Zeng. Design of a high-performance graphene/SiO2-Ag periodic grating/MoS2 surface plasmon resonance sensor[J]. Applied Optics, 2022, 61(23): 6752-6760(ESI高被引、熱點論文)

12. Yuyuan Luo, Jin Liu*, Haima Yang, Haishan Liu, Guohui Zeng, Bo Huang. Enhanced Circular Dichroism by F-Type Chiral Metal Nanostructures[J].Potonics,2023,10(9):1028(ESI高被引、熱點論文)

13. Shaowei Cheng, Jin Liu*, Zeng Li, Pengcheng Zhang, Jiquan Chen, Haima Yang. 3D error calibration of spatial spots based on dual position-sensitive detectors[J]. Applied Optics, 2023, 62(4): 933-943 (ESI高被引、熱點論文)

14. Di Wang, Jin Liu*, Haima Yang, Bo Huang Guohui Zeng. Research on Tunable SPR Sensors Based on WS2 and Graphene Hybrid Nanosheets[J]. Photonics, 2022, 9(7): 490

15. Jin Liu*, Fan Zhang, Aleksey Kudreyko, Wenjia Ren, Haima Yang.Novel laser tracking measurement system based on the position sensitive detector[J].Mathematical Biosciences and Engineering, 2023, 20(1): 572-586

16. Yan shujia*, Jin Lijun. Research on fault diagnosis of transmission line based on SIFT feature, Lecture Notes in Computer Science, 2013, 7952(2): 569-577

17. 金立軍，胡娟*，閆書佳🥻，基於圖像的高壓輸電線間隔棒故障診斷方法，高電壓技術🦷，2013，39（5）：1040 ~ 1045

18. 金立軍📤，閆書佳*，劉源😫，基於類Haar特征與級聯AdaBoost算法的防震錘識別，系統仿真學報，2012，24（9）📂：1806 ~ 1809

19. Yan S.J., Zhou Z.H., Wang S.C., Tong M.S., Recognition of current transformer in infrared imaging based on K-means and morphological algorithm, 2017 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium in China, Suzhou, P.R. China, 2017.08.01-08.04

20. Y. Wei, K. Wang, Y. C, Chen. A single-phase Phasor Measurement Unit for smart distribution systems, 2016 IEEE 8th International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC- ECCE Asia 2016), pp.3559-3565, May, 2016. (EI: 20163502740904)

21. 韋鈺, 邵晨. 光伏組件表面異物檢測實驗平臺的研製[J]. 實驗室研究與探索, 2019, 38(01):36-39.

22. 韋鈺, 張菁, 白園飛, 邵晨, 黃勃. 改進的大功率電動機實驗臺檢測與保護系統設計[J]. 實驗室研究與探索, 2018, 37(03):74-78.

23. 韋鈺, 王培元, 陳宇晨.10kV架空絕緣導線的防雷仿真研究[J].電瓷避雷器,2013(05):85-89.

專利成果

[1]發明專利授權🧖🏿，一種基於需求側響應的微網社區分布式能量分配方法👹🧑🏻‍🤝‍🧑🏻，專利號🤳🏻🎮：ZL 201810150524.7

[2]發明專利授權👨‍👩‍👧，一種結合儲能均衡技術的儲能電池系統容量配置策略🫸，專利號：ZL 201810150525.1

[3]發明專利授權，鋰電池動力電源系統及車輛，專利號：ZL 201710742650.7

[4]發明專利授權，一種集中式 DC-DC 電池均衡器🐻‍❄️🧑🏿‍🎤，公開號 CN105811497A

[5]發明專利授權，一種鋰電池的單電芯結構及電芯組及電芯模組，公開號 CN105226320A

[6]發明專利授權，一種鋰電池 PACK 的空調布置方法及裝置

[7]發明專利授權，晶體矽刻槽埋柵電池的鈍化接觸電極結構及其製備方法 201610180452.1

[8]實用新型專利授權☔️，晶體矽刻槽埋柵電池的鈍化接觸電極結構 201620241178.X

[9]實用新型專利授權，光伏電站效能評估系統 201620349983.4

[10]實用新型專利授權，光伏電站監控系統智能化拓展終端 201620350013.6

[11]實用新型專利授權，一種光伏電站儲能控製裝置 201720606626.6

[12]實用新型專利授權，光伏電站逆變器評估裝置 201720615047.8

[13]發明專利授權♤🐌，一種用於研究積塵對光伏組件性能影響的實驗裝置及系統🍠，ZL201710407509.1

[14]發明專利授權，一種用於模擬軌交供電系統的繼電保護原理的實驗教學裝置，ZL201510353342.6

[15]一種封閉空間用柴油發電機組水冷式消音器 實用新型ZL201720355502.5

五、主要項目成果

 團隊註重科學研究及與各行業企業開展產學研合作✮🦂，廣泛服務社會與產業需求🦹‍♂️，多項成果取得較好成績並得到成功應用👰🏿。主要成果如下：

[1]條波導激勵可調諧對稱微納結構的準分布式SPR傳感機理研究(項目編號：61701296)，國家自然科學基金

SPR傳感技術已成為生化檢測的重要手段🙆🏿， SPR傳感器的有效調諧及集成化多點檢測是亟待解決的重要課題。本項目提出條波導激勵金屬納米孔－介質－金屬納米孔的對稱結構的準分布式SPR傳感機理：采用三維時域有限差分法對金屬納米孔-介質-金屬納米孔的微納結構進行電磁場分析👂🏽，解明金屬材質👨‍🏭、厚度及納米孔的晶格及結構參數對共振峰位置和傳感靈敏度的影響↙️，分析上下兩層金屬納米孔膜間的距離🔢🧠，待測介質的折射率與波矢匹配之間的關聯機製，揭示該結構可產生雙衰減峰的機理；研究單模條波導的優化設計和實驗推定離子交換單模條波導折射率分布的方法，設計激勵微納結構的單模條波導；研究將不同參量的對稱微納結構在條波導上縱向分布，形成不交疊的多衰減峰的準分布式傳感機理。項目研究的可調諧機製，為解決強度檢測時折射率受限提供了有效解決途徑，多衰減峰形成機理👩🏼‍💼，為波導型SPR傳感器的多點準分布式檢測提供理論基礎和技術支持🧓🏽。

 圖1 對稱SPR雙峰傳感檢測系統原理示意圖

 圖2 不同金屬材料及比例構成的SPR相應電場強度分布圖

[2]網絡攻擊下Markov跳躍系統的異步滑模控製問題(項目編號💮：61803255)🥲，國家自然科學基金

 信息物理系統的飛速發展和日益普及，給社會發展帶來便利的同時→，也因為網絡的開放性受到不可避免的惡意攻擊和威脅🎳。例如曾對伊朗核電站造成重大影響的Stuxnet蠕蟲病毒🙎‍♂️，其攻擊目標是用來監控電站🩱、大壩🕵🏼、廢棄物處理系統等大型工業設備的控製系統。針對網絡攻擊的檢測與識別能夠在一定程度上為CPS的安全運行發揮積極作用，但實際上🤱🏼，對社會安全與經濟產生重大影響的網絡攻擊往往針對電力、交通運輸等重要基礎設施🈷️💥，而這些設施由於其重要性通常不允許停止工作🏌🏼‍♀️，控製系統作為其中的核心，一旦癱瘓後果不堪設想🧴。因此，從系統和控製的角度，進行有效的控製系統分析和設計，使系統在受到網絡攻擊的情況下🚶‍♀️‍➡️🤟🏻，仍能維持或在短時間內恢復正常工作狀態，同時盡量減小網絡攻擊帶來的影響，是當前CPS安全的重要研究方向之一。本項目將針對網絡攻擊下系統模態信息缺失/延遲的情況，通過分析網絡攻擊對系統信息完整性🚣🏼、實時性🍤、真實性帶來的影響，研究系統在網絡攻擊下的異步滑模控製問題，從而提高控製器的作用，改善被控系統的動態性能♡♘。

 圖3網絡攻擊下系統狀態變量圖（開環系統與閉環系統對比）

 圖4針對網絡攻擊設計的滑模變量和控製律變化圖

[3]多繞組幹式牽引整流變壓器輸出特性分析🏃🏻。企業委托項目

 在設備越來越趨向於集成化、多功能化的今天，單功能的傳統變壓器將不再符合現在的工業發展趨勢🛖，因此需要將變壓器的設計和發展方向往多功能、高集成的方向發展🎣。多繞組幹式整流變壓器是將一臺牽引整流變壓器和一臺配電變壓器集合為一體，該產品除了一組高壓繞組外，還配有二組牽引整流用的低壓繞組和一組配電用的低壓繞組。該變壓器白天正常運行時🖖🏻，三組低壓繞組同時運行，且牽引整流負載為VI負載等級要求；夜晚時，牽引整流用的低壓繞組處於停運狀態，配電用的低壓繞組處於正常運行🐾。項目使用有限元對此變壓器進行實體建模仿真🍉，通過仿真分析其輸出特性，檢驗其工作狀態，以及在外部沖擊下的變壓器工作情況🪳。

 圖5多繞組變壓器平面圖

 圖6多繞組變壓器單相渦流損耗圖

[4]直流微電網內電力變換器間負荷分配。

 直流微電網作為一種小型並網發電系統具有自我管理功能，可以就地消納新能源產生的電力，降低新能源並網給主網造成的壓力。隨著電力系統的逐步發展🧑🏼‍🎓，以電動汽車為主的各種直流負荷大量增多。同時，許多新能源發電技術如光伏發電，產生的電能也是直流電的形式。直流微電網因其不需要反復進行交直流變換而擁有非常大的優勢🕞。在實際運行過程中，直流微電網的母線往往由多個電源提供電力支撐且在空間上，發電端與直流母線有一定的距離，不同的供電源到直流母線的距離是由實際環境所決定的，導致各個源端到直流母線之間的線路阻抗值大小不同👱🏽‍♂️。這一組不平衡的線路電阻將帶來不同變換器之間功率分配不均的問題，影響變換器工作壽命🧑🏼‍🎓。同時也會造成一定的線路損耗，降低直流母線電壓，影響電能質量。本項目針對變換器間出現的負荷分配不均問題，利用變換器工作產生的高頻紋波的交流特性以及直流微電網拓撲特點，解算出線路的電阻值。進而利用各個變換器對應線路阻抗值對其進行精確的下垂控製，以及電壓補償。同時彌補線路電阻對直流母線電壓質量的影響。實現直流微電網內部各個變換器間負荷合理分配。

 圖7直流微電網結構

 圖8變換器均流控製及母線電壓控製實驗結果

五🎷、團隊活動

(1)團隊曾國輝老師曾掛職天長市副市長，促進恒达產學研活動及產教融合工作。

(2)團隊陳蓓老師參加第38屆中國控製會議👩🏼‍✈️，並擔任分會場主席。

(3)團隊成員組織並參加學術講座。