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論壇主席：山東科技大學(xué)周東華教授    

專題論壇場景

Control of nonlinear systems via fault-tolerant adaptive PD/PI/PID: stability and performance

重慶大學(xué)宋永端教授

重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院院長宋永端教授首先作了題為“Control of nonlinear systems via fault-tolerant adaptive PD/PI/PID: stability and performance”的專題報(bào)告。宋教授介紹了自己的研究團(tuán)隊(duì)近年來在非線性系統(tǒng)控制方面取得的研究進(jìn)展和成果。報(bào)告在簡介傳統(tǒng)PID控制的特征和基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)針對非線性多輸入多輸出系統(tǒng)，介紹了具有魯棒性、自適應(yīng)性和容錯(cuò)功能的PD/PI/PID控制方法。

高超聲速飛行器的故障診斷與自愈合控制技術(shù)

南京航空航天大學(xué)姜斌教授

南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院院長姜斌教授作了題為“高超聲速飛行器的故障診斷與自愈合控制技術(shù)”的專題報(bào)告。姜教授指出高超聲速飛行器具有飛行環(huán)境多變、控制精度要求高、跟蹤要求快速和大范圍高速機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，其飛行器構(gòu)型和參數(shù)變化范圍大，對故障補(bǔ)償能力要求高。執(zhí)行器是性能關(guān)鍵系統(tǒng)中重要的元部件，一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生不確定的變化，設(shè)計(jì)的控制信號(hào)將無法對系統(tǒng)產(chǎn)生有效的影響，從而造成系統(tǒng)性能的損失，甚至出現(xiàn)失控的情況。因此，高超聲速飛行器的自愈合控制面臨著大量亟待解決的難題。針對高超聲速飛行器執(zhí)行器故障及結(jié)構(gòu)損傷故障，姜教授研究團(tuán)隊(duì)考慮飛行過程中受到的干擾，研究了干擾下的故障診斷與自愈合控制方法與技術(shù)，基于仿真平臺(tái)開展了高超聲速飛行器縱向系統(tǒng)的故障診斷與自愈合控制技術(shù)應(yīng)用研究。

重大裝備故障預(yù)示與健康管理技術(shù)與應(yīng)用

西安交通大學(xué)徐光華教授

西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院徐光華教授作了題為“重大裝備故障預(yù)示與健康管理技術(shù)與應(yīng)用”的專題報(bào)告，基于重大裝備系統(tǒng)健康維護(hù)復(fù)雜度和非線性的特點(diǎn)，分析了重大裝備故障預(yù)示與健康管理技術(shù)（PHM）的發(fā)展方向。徐教授以動(dòng)力裝備為對象，簡介了PHM技術(shù)的組成與構(gòu)架，重點(diǎn)介紹了高質(zhì)量數(shù)據(jù)獲取、早期故障預(yù)示、復(fù)雜故障診斷和主動(dòng)健康管理的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)介紹了動(dòng)力裝備的PHM平臺(tái)及其運(yùn)維服務(wù)系統(tǒng)企業(yè)應(yīng)用，并對未來PHM技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了展望。

信息物理系統(tǒng)的安全狀態(tài)估計(jì)

東北大學(xué)楊光紅教授

東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院院長楊光紅教授作了題為“信息物理系統(tǒng)的安全狀態(tài)估計(jì)”的專題報(bào)告。楊教授指出信息物理系統(tǒng)（CPS）整合了計(jì)算、通信、控制過程，是信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)緊密融合的一體化大型復(fù)雜系統(tǒng)。隨著嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)攻擊已經(jīng)成為威脅CPS安全性的主要因素之一。由于CPS計(jì)算和存儲(chǔ)資源的限制，稀疏傳感器攻擊下的狀態(tài)估計(jì)作為一個(gè)NP-難問題目前受到了廣泛的關(guān)注。楊光紅教授研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合自適應(yīng)機(jī)制和切換技術(shù)，提出了一個(gè)新的安全狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)方法。通過監(jiān)測一個(gè)預(yù)先給定的性能指標(biāo)，被設(shè)計(jì)的自適應(yīng)切換機(jī)制能夠自動(dòng)地識(shí)別被篡改的測量數(shù)據(jù)，同時(shí)關(guān)閉被攻擊通道以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。由于觀測器不需要實(shí)時(shí)地遍歷搜索攻擊空間，所以比較現(xiàn)有的安全狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，該方法能夠充分提高狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算效率，同時(shí)占用更少的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)資源。

故障診斷與容錯(cuò)控制的一個(gè)新框架

山東科技大學(xué)周克敏教授

山東科技大學(xué)周克敏教授作了題為“故障診斷與容錯(cuò)控制的一個(gè)新框架”的專題報(bào)告，討論了現(xiàn)有基于模型的故障診斷與容錯(cuò)控制方法的局限性，并由此提出一個(gè)基于ν-間隙度量來處理故障診斷與容錯(cuò)控制的新框架。報(bào)告討論了如何在此框架下對故障進(jìn)行分類和分級(jí)，并提出了如何進(jìn)行精細(xì)容錯(cuò)控制的一般性控制結(jié)構(gòu)。

非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)及其在工程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中的應(yīng)用

英國謝菲爾德大學(xué)郎自強(qiáng)教授

英國謝菲爾德大學(xué)郎自強(qiáng)教授作了題為“非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)及其在工程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中的應(yīng)用”的專題報(bào)告。郎教授首先介紹了非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)（NOFRFs）的基本概念，NOFRFs的重要性質(zhì)，以及通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)計(jì)算NOFRFs的方法。然后介紹了模型傳感器的概念，以及將NOFRFs與模型傳感器相結(jié)合實(shí)現(xiàn)工程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的基本思想。進(jìn)而通過一系列實(shí)驗(yàn)室和工程實(shí)驗(yàn)結(jié)果，展示了應(yīng)用NOFRFs和相關(guān)理論方法實(shí)現(xiàn)工程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的有效性和工業(yè)應(yīng)用前景。NOFRFs和相關(guān)理論方法為揭示復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性提供了一個(gè)行之有效的新工具，在工程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷領(lǐng)域有很好的應(yīng)用潛力。報(bào)告以此為結(jié)論，為相關(guān)領(lǐng)域中從事學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用研究的學(xué)者和工程師提供了重要的借鑒和參考。

人工智能專項(xiàng)應(yīng)急項(xiàng)目介紹

杭州電子科技大學(xué)文成林教授

杭州電子科技大學(xué)文成林教授的報(bào)告重點(diǎn)介紹了其研究團(tuán)隊(duì)去年申請獲批的人工智能專項(xiàng)應(yīng)急項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在將專家系統(tǒng)與深度學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，建立起由人工智能驅(qū)動(dòng)的智能決策理論與方法。文教授首先介紹了人工智能理論及技術(shù)的研究現(xiàn)狀，以及在我國汽車制造領(lǐng)域應(yīng)用的重大需求及重要意義。然后，從項(xiàng)目的立項(xiàng)依據(jù)、科學(xué)問題、創(chuàng)新之處、研究內(nèi)容、研究方案、技術(shù)路線等方面展開論述，最后分享了自己申請重點(diǎn)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)。

基于數(shù)據(jù)的冶金流程的故障診斷

東北大學(xué)張穎偉教授

東北大學(xué)張穎偉教授作了題為“基于數(shù)據(jù)的冶金流程的故障診斷”的專題報(bào)告，介紹了其研究團(tuán)隊(duì)在基于數(shù)據(jù)的冶金流程故障診斷方面的研究成果。張教授通過對冶金流程大數(shù)據(jù)包括物理化學(xué)變量數(shù)據(jù)和圖像聲音視頻統(tǒng)一建立數(shù)據(jù)池，把爐內(nèi)外監(jiān)測圖像的面積、運(yùn)動(dòng)速度、位置、有效像素比、方向分布比，聲音的頻率位置、高低頻比率、時(shí)長，視頻的重要度、高斯熵等以及物理化學(xué)變量協(xié)同建模，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，提高異常工況檢測的實(shí)時(shí)性、早期異常工況檢測的靈敏性和降低異常工況的誤報(bào)率和漏報(bào)率，進(jìn)而對相應(yīng)異常工況進(jìn)行調(diào)控。

大規(guī)模流程工業(yè)過程分布式建模與故障診斷

浙江大學(xué)葛志強(qiáng)教授

浙江大學(xué)葛志強(qiáng)教授作了題為“大規(guī)模流程工業(yè)過程分布式建模與故障診斷”的專題報(bào)告，指出面向大規(guī)模流程工業(yè)過程的監(jiān)測與故障診斷目前受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注和重視。葛教授圍繞大規(guī)模廠級(jí)流程工業(yè)過程的故障檢測、診斷以及關(guān)鍵性能指標(biāo)的監(jiān)測等典型應(yīng)用場景，在介紹目前該方向研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合其課題組近年來在該方向的研究與應(yīng)用實(shí)踐成果，探討了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分布式建模理論與故障診斷應(yīng)用框架。最后，葛教授對該方面的研究工作進(jìn)行了總結(jié)并探討了后續(xù)可能的研究方向。 

專家報(bào)告結(jié)束之后，來自東南大學(xué)、蘭州交通大學(xué)、浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)、西安理工大學(xué)、西安科技大學(xué)等高校的多位研究者宣讀了研究論文。

本次專題論壇的與會(huì)者對中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)表示感謝，認(rèn)為此次會(huì)議為故障診斷領(lǐng)域的研究人員提供了難得的交流和學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，與會(huì)專家的報(bào)告精彩紛呈，令人受益匪淺。論壇主席也代表學(xué)會(huì)對各位專家和與會(huì)者為本次論壇提供的大力支持表示感謝，至此“系統(tǒng)故障診斷與健康管理”專題論壇圓滿結(jié)束。

學(xué)會(huì)秘書處 供稿