学院概况

分布式控制研究所

2010-11-19

 

  分布式控制研究所简介

      分布式控制研究所现有博士生导师3人,教授5人,副教授、硕士生导师6人,跨世纪学科带头人和学术骨干4人,讲师、工程师、助研10人,硕士、博士研究生达100余人。在嵌入式系统设计和软硬件开发方面具备扎实的技术基础和丰富的实践经验,具备很强的技术研发与工程实施能力。
      分布式控制研究所的目标是着重培养学科交叉、知识渗透、基础理论扎实、动手能力强的宽厚型人才,造就一批综合素质高、具有真才实学、团队合作精神的硕士、博士研究生,建立一支在学科学位建设及科学研究方面勇于开拓创新的青年先锋队。
      分布式控制研究所主要围绕分布式控制系统中的理论与方法、嵌入式系统、控制网络、无线网络、物联网应用、汽车电子、新能源汽车、分布式控制系统软件技术等开展应用研究和工程开发。先后承担和完成了国家“863”项目、国家科技攻关计划项目、安徽省科技攻关项目、安徽省技术创新项目、合肥市重点科研计划以及企业合作项目多项。获国家科技进步二等奖、三等奖各1项,安徽省科技进步一等奖2项,安徽省科技进步奖二等奖2项,合肥市科学技术奖一等奖2项。获国家发明专利5项,实用新型专利8项。

 
  研究所所长
张建军,  男,1963年9月出生,教授,博士,硕士生导师,安徽省跨世纪学术骨干。1984年本科毕业于合肥工业大学,1989年研究生毕业,获硕士学位,1996-1997年在德国斯图加特大学做访问学者,2005年获博士学位。主要从事汽车电子、计算机集成制造技术研究,制造业信息化软件开发工作,先后参加、主持了国家“十五”科技攻关项目、“863”计划项目、安徽省科技攻关项目、安徽省技术创新项目、合肥市重点科研计划项目的研究开发工作二十多项。主持的项目“企业数字化平台及产品数据管理系统”获2001年度安徽省科技进步二等奖。2004年获安徽省高等学校省级优秀科技成果三等奖 。2004年获合肥市科学技术奖。参编的著作《智能家居系统与技术》获第七届安徽省图书三等奖。先后为省内外20多家企业进行了制造业信息化软件的开发与实施工作。发表论文30余篇。 1
 
  研究所人员
教师组成: 韩江洪、魏臻、陆阳、张建军、唐昊、程运安、胡冬生、胡敏、程磊、鲍红杰、史久根、刘国田、魏振春、马学森、张本宏、石雷、毕翔、解新胜、卫星、徐娟。其中,教授5人,副教授、副研究员、高级工程师6人,博导3人,硕导10人,博士6人,在读博士4人
 
  学科带头人简介
韩江洪,  男,1954年生,现任合肥工业大学副校长、计算机与信息学院教授、博士生导师,兼任安徽省政府技术专家委员会委员,安徽省信息化领导小组和合肥市信息化建设规划顾问组专家,安徽省计算机用户协会理事长,中国仪器仪表学会微型计算机学会理事长,中国计算机学会工业控制计算机专业委员会委员,全国“五一”劳动奖章获得者。主要从事恶劣环境安全关键计算机工业控制和信息系统等领域的研究工作,先后主持和参加课题50多项,其中部、省基金及攻关项目16项,企业委托项目40多项。“KJ15A矿井机车运输监控系统”国家科技进步三等奖第一完成人,“CRI2002企业铁路智能运输调度综合信息平台”国家科技进步二等奖第一完成人,获省、部级科技进步奖6项。
 
魏臻 , 男,1965年生,合肥工业大学计算机与信息学院教授、博士生导师,兼任安徽省分布式控制技术工程研究中心主任、安徽省软件行业协会副理事长、安徽省计算机用户协会副理事长等职,安徽省跨世纪学术骨干培养对象,安徽省学术和技术带头人、合肥市拔尖人才,享受国务院政府津贴。曾获“中国青年科技创新优秀奖”、“安徽青年科技奖”、“江淮十大杰出青年”、“安徽省杰出青年科技创新奖”等荣誉。1999年任合肥工业大学微机所所长,2000年竞聘为合肥工业大学计算机与信息学院副院长,2000年12月担任合肥工大高科信息技术有限责任公司总裁。全国青联委员,第九届安徽省政协委员。发表学术论文60多篇,撰写著作3部,获国家专利10多项,参与2项国家标准制订工作,获国家科技进步二等奖1项,国家科技进步三等奖1项,安徽省科技进步一等奖2项,安徽省科技进步二等奖2项。
 
陆阳, 男,1967年生,合肥工业大学计算机与信息学院教授、博士生导师,教育部首届“新世纪优秀人才支持计划”入选者,2005年第七届安徽省青年科技奖获奖者,安徽省跨世纪学术骨干。主要研究方向为分布式控制,现场总线、嵌入式系统应用技术,曾主持、参加几十项大型横向科研项目和纵向科研课题的研究开发工作,发表学术论文50余篇,获国家科技进步二等奖1项,国家科技进步三等奖1项,安徽省科技进步一等奖2项,安徽省科技进步二等奖2项,江苏省科技进步三等奖1项。
 
张建军, 男,1963年9月出生,教授,博士,硕士生导师,安徽省跨世纪学术骨干。1984年本科毕业于合肥工业大学,1989年研究生毕业,获硕士学位,1996-1997年在德国斯图加特大学做访问学者,2005年获博士学位。主要从事汽车电子、计算机集成制造技术研究,制造业信息化软件开发工作,先后参加、主持了国家“十五”科技攻关项目、“863”计划项目、安徽省科技攻关项目、安徽省技术创新项目、合肥市重点科研计划项目的研究开发工作二十多项。主持的项目“企业数字化平台及产品数据管理系统”获2001年度安徽省科技进步二等奖。2004年获安徽省高等学校省级优秀科技成果三等奖 。2004年获合肥市科学技术奖。参编的著作《智能家居系统与技术》获第七届安徽省图书三等奖。先后为省内外20多家企业进行了制造业信息化软件的开发与实施工作。发表论文30余篇。
 
 
唐昊, 1972年9月生,博士,教授,中国计算机学会高级会员,IEEE会员, 第八届“何潘清漪(He Pan Qing Yi)”国际优秀论文奖获得者。2002年12月获中国科学技术大学博士学位。2005年10月至2007年9月,日本东京大学从事博士后研究。长期从事离散事件动态系统(DEDS)的建模、分析和优化控制的研究。主要学术研究方向是DEDS的数值优化、强化学习和神经元动态规划等智能学习优化、鲁棒决策机制、分层控制及分层强化学习、多Agent学习优化等理论和方法。主要应用研究领域包括:计算机/通信网络系统的建模、分析和优化控制及可靠性分析;机器人高速搬运系统和传送带给料加工站等一些实际生产系统;无线传感器网络系统等。近年来,主持国家自然科学基金、教育部留学回国人员科研启动基金、安徽省自然科学基金、安徽省高校自然科学研究重点项目等。获安徽省教学成果一等奖一项、安徽省科学技术三等奖一项(自然类)。已在《International Journal of Control》、《International Journal of Systems Science》、《European Journal of operational research》、《自动化学报》、《控制理论与应用》、《控制与决策》等国内外核心期刊和重要学术会议上发表或被正式录用论文近50篇,SCI /EI检索近40篇。
 
  研究方向

本所主要研究领域

  1. 离散事件动态系统控制
  2. 安全关键系统
  3. 汽车电子
  4. 数字矿井
  5. 无线ad hoc网络(无线自组网络)
  6. 传感器网络
  7. 物联网
  8. 计算机/通信网络系统建模、分析与优化控制
  9. 计算机/通信网络系统可靠性

本所主要应用开发领域

  1. 汽车车身控制系统开发平台及总线式车身控制系统
  2. 基于无线通信网络的车辆监控系统
  3. 矿井机车运输监控(信集闭)系统
  4. 铁路信号计算机联锁系统
  5. 矿井人员管理系统
  6. 智能生产加工系统优化控制
  7. 新能源汽车动力电池管理系统综合试验平台
  8. 基于物联网的智能家居系统
  9. 输电线路在线监测系统
  10. 智能交通系统
  11. 企业综合信息管理系统
  12. 智能生产加工系统优化控制
     
 
  研究工作

一、KJ15A矿井机车运输监控系统

    KJ15A矿井机车运输监控系统是一套适用于恶劣环境的集散式工业控制系统。系统以三级或二级计算机网络为核心,在地面主控室对井下大巷的矿车运 输实现监控和自动调度。该系统属国内首创,技术水平居国内领先、国际先进水平,96年获国家科技进步三等奖,并被国家原煤炭工业部列入煤炭工业十五期间 100项重点推广项目中唯一一项机车运输监控系统,2001年度获安徽省高新技术产品和软件产品认定,2002年度列入国家火炬计划项目,2003年度被 评为“煤矿机电放心产品”,其井下设备“轨道计轴器”获得国家专利,七种下井设备全部具有煤矿安全标志准用证和防爆检验合格证,是目前国内同行业公认为技 术水平最高、成熟度最高、性价比最高的矿井机车运输监控系统。
    目前,该系统已在全国40多家大、中型煤矿企业推广应用,实现了很好的产业化,系统对保障我国矿山运输安全、高效生产起到了很好的技术支持作用。

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二、汽车车身控制系统开发平台及总线式车身控制系统

      采用计算机通信技术、电子信息技术和软件工程技术,建立了针对车身电控系统设计、生产和维护的开发平台,并在平台下设计了总线式车身控制系统。主要内容有:
      1、本项目建立一套规范、简洁、贴近自然语言的逻辑规则描述语言,用以对汽车车身控制系统各部件间连接关系、逻辑关系和动作特征进行描述;研制了相应的编译工具将其转换成代码文件,并提供仿真、调试工具进行排错;研制可以在不同电控模块硬件上实现的虚拟机,用来解释代码文件,实现系统功能。这套方法可以避免针对具体问题进行编程,从而降低车身控制系统的开发难度。
      2、本项目研制了模块测试工具软件,提供电控模块生产厂家搭建模块产品测试台;研制电控系统整车测试仪,提供整车生产厂在整车装配线上对装配好的车身控制系统进行检查;研制维护工具软件,提供特约维护站对系统进维护。这套工具支持产品生产和售后服务,从而缩短车身控制系统的产业化过程。
      3、在该开发平台上开发了支持CAN/LIN总线的车身控制系统,其中通过LIN总线实现了开关类负载信号的传输,通过CAN总线使得车身系统具备了与ABS及发送机等系统通信的能力。
 

测试样车

   

左门节点                                                右门节点

 

三、基于CDMA网络的车辆监控系统

   在CDMA移动通信技术和嵌入式技术的基础上,将gpsOne定位技术、视频低码率无线传输技术、汽车电子技术结合起来,提供汽车移动定位与防盗、汽车视频信号无线传输、汽车流量检测等功能,以解决现有的汽车动态管理问题。该系统可应用于:

  1. 个人汽车用户
  2. 特种行业车辆、军警车、银行运钞车等
  3. 出租车公司和公交公司
  4. 公安、交通和路政系统

 

 四、新能源汽车动力电池管理系统综合试验平台
 

      动力电池作为新能源汽车主要的动力来源,对整车的可靠性、适用性和经济性有重大的影响。动力电池及其管理系统成为新能源汽车核心零部件之一。瞄准当前新能源汽车动力电池技术与产品发展碰到的关键难题,本研究成果为电池制备、测试与成组技术研究及动力电池管理系统开发提供完备的设计、仿真与试验平台,为突破新能源汽车产业发展瓶颈提供有力支撑。平台由电池模组、检测模块、控制模块、均衡电源模块、充电器、模拟负载和监控PC组成,主要功能包括电池特性记录与分析、均衡充电和均衡放电、工况定制与模拟、多模式充电功能、试验系统能量循环、状态与控制指令模拟、异常状态信号模拟、电池组热管理和SOC、SOH评估。


 

五、 基于物联网的智能家居系统

       随着人民生活水平的不断提高,人们对家庭居住环境的要求也越来越高,结合家庭信息化、网络化、智能化的发展趋势,本项目研发并建立基于物联网的智能家居系统架构和基础平台,通过各种传感器和RFID设备实现对家庭居住环境的全面感知和识别,利用物联网将各种传感器和信息家电等连接并实现互联互通,并将家庭物联网接入Internet和3G网络,实现家居的远程感知与监控,构建高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境,让家庭用户无论身处何方,都可以随时了解、监控家中的情况。
      智能家居系统按照物联网的三层网络架构设计,分为感知层、网络层、应用层,其中分布于室内的各种传感器构成了底层感知层,网络层采用了多种异构网融合的方式,应用层囊括了家庭安防、智能照明、网络家电等功能。
系统具有两大特色。首先是自动感知,家庭安防传感器可以实现自动感知报警,智能电窗传感器组可以感知风速、雨量以及光照强度实现自动开关,网络空调可以感知室内环境例如温度、二氧化碳浓度实现自动调节室内空气质量。其次是丰富的控制手段,可以远程通过网络、手机、短消息进行家庭设备的控制,另外根据用户习惯提供场景模式控制,可实现一键操控,如:早晨起床时设置为起居模式,空调、灯光、电窗就会自动打开,安防撤消;晚上休息时设置为睡眠模式,空调打开、灯光、电窗关闭,安防开启。
      自1999年以来,合肥工业大学在国内较早开始信息家电和智能家居领域相关技术的研究,先后完成了国家“十五”科技攻关计划项目 、安徽省、合肥市多项科研项目,深入研究了智能家居的总体架构、实现技术及社会支撑体系,提出了一套完整、经济、易于实现和推广的解决方案。取得的研究成果如下:

  • 2004年5月获“中国首届科普产品博览交易会”优秀科普产品银奖。
  • 2004年与合肥安达公司合作中标广东东莞科技馆“智能家居展区”的设计与制作。
  • 2005年获合肥市科学技术奖和安徽省高等学校省级优秀科技成果三等奖。
  • 2005年出版著作《智能家居系统与技术》。
  • 2007年《智能家居系统与技术》获安徽图书奖三等奖。


基于物联网的智能家居系统互动式体验展厅 

 

六、基于无线传感网的高压输电线路监测系统

      高压输变电设备自身故障一直是危及电网安全运行的主要原因之一,而数量众多的高压输变电设备目前仍处于人工目视定期巡检状态。针对该问题,本项目提出了基于无线传感网的高压输电线路监测与预警系统。对电网设备的状态信息和自然物理信息进行监控,使用传感器采集相关数据,通过安全、可靠、通畅的无线网络通信通道与电网公司的局域网对接,实现状态数据的传输,通过综合信息处理平台实现对状态数据的整合、分析、重组和共享,加强对电网实时、动态状态信息的分析诊断和优化,为管理人员提供更为全面、精细的电网运行状态展现,并给出相应的控制方案、备用预案及辅助决策策略,及时预警,保证装备最佳时机检修,优化电网装备运行方式,提高装备综合投资利用效益,最大程度地实现电网运行的安全、可靠、经济、高效、环保。

系统示意图

 

 

七、基于自组织网络的智能公交系统

      智能公交系统是一种集电子控制,地理信息,全球定位,计算机处理,无线通讯等各种技术的公交运输管理系统。它的目标是实现公共交通调度管理的信息化和智能化,为出行者提供便捷的公共交通服务。从而吸引公交出行,有效解决城市交通问题,创造更大的社会和经济效益。
      系统由自组网络、车载终端、电子站牌和监控中心四部分组成,完成自动报站、信息采集、实时监控、位置显示、语音合成、单键报警、信息发布、辅助调度、在线升级等功能。
 


 

 


 

八、智能生产加工系统的优化控制

    a) 多机器人高速搬运系统的协作控制

      在现代生产加工企业的某些场合,存在一种具有多个智能机器人(或手臂)共同工作的搬运系统。通过合理控制智能机器人的前视距离,协调智能机器人等待、捡取工件或放置工件等操作,最小化系统工件流失率。研究多个智能机器人作业分配问题,合理分配工作负载,减少设备故障率。

    b) 传送带给料加工站的优化控制

      一类由智能生产加工站作为加工主体的生产线,可称为传送带给料生产加工站(Conveyor-serviced production station, CSPS)。针对单站点CSPS、单工序多站点CSPS及多工序多站点CSPS,研究站点的最优前视距离、多站点之间的协作及多工序之间的均衡问题,使系统长远期望报酬最大或工件流失率最小。目前,关于多站点协作控制方面申请国家发明专利一项。

 

九、计算机/通信网络系统

    a) 无线多媒体网络、有线网络的呼叫接纳控制和路由选择
      研究多类网络业务和服务质量需求下的呼叫接入控制问题,提高网络资源的利用率、平衡网络负载。课题组在一项教育部留学回国人员科研启动基金支持下,研究了一类有线网络基于带宽和路径跳数的呼叫接入控制和路由问题的有效算法。
    b) 无线传感器网络节点能量管理
      传感器能量问题是无线传感器网络领域待解决的重要技术难题之一,如何尽可能的延长网络生存周期是该领域的研究热点。课题组运用Markov/半Markov决策过程进行建模,采用动态规划、强化学习等方法求解最优控制策略,节约能量消耗,延长网络生存周期。
  

十、企业综合信息管理系统

      TrendPRM生产运作管理系统针对企业管理流程的特点,通过对企业生产、销售、采购、仓库的信息流和数据流的统一管理,有效的组织、协调、计划和控制整个企业的生产经营活动,促进企业资源优化配置和高效运作。

      TrendPRM基于性能稳定的客户端/服务器模式,安全性良好,操作简便,易于维护,是制造业企业技术团队的信息集成与管理平台的最佳载体。由生产管理、仓库管理、销售管理、采购管理、质量管理、总经理查询,服务器管理七部分组成。

  本所荣誉

本所及成员重要事迹

  1. 韩江洪教授:全国“五一”劳动奖章。
  2. 魏臻教授:“中国青年科技创新优秀奖”、“安徽青年科技奖”、“江淮十大杰出青年”、“安徽省杰出青年科技创新奖”。
  3. 陆阳教授:教育部首届“新世纪优秀人才支持计划”入选者,第七届安徽省青年科技奖获奖者,安徽省跨世纪学术骨干。
  4. 张建军教授:安徽省跨世纪学术骨干。
  5. 唐昊教授:第八届“何潘清漪(He Pan Qing Yi)”国际优秀论文奖获得者。

本所重要与重大项目

  1. 国家自然科学基金(60404009):基于分层模型和规则描述的离散事件系统形式化方法(60873003)、多射频无线ad hoc网络信道分配策略及路由判据研究(60873195)、大规模不确定性半Markov 系统基于性能势的鲁棒控制和神经元动态规划
  2. 国家电子信息产业发展基金:新能源汽车电子控制系统研发与产业化(工信部财[2010]301号)
  3. 国家重大科技专项:高速、高刚度大功率电主轴及驱动装置(2009ZX04010-021)
  4. 广东省重大科技专项:面向云安全的智能主动立体防卫产品研发及产业化(2009A080207005)
  5. 广东省教育部产学研结合项目:Zigbee无线局域网络定位及跟踪技术的研究(2006D90304018)、基于CAN协议的车用网络系统集成技术研究及相关系统开发(2008B090500226)、智能轮椅式护理机器人(2009B090300302)
  6. 安徽省地方重大科技项目:新能源汽车用智能电池管理系统及高效率产业化平台开发
  7. 安徽省高技术产业化及创新平台项目:安徽省汽车电子工程研究中心建设项目(皖发改高技函[2009]674号)
  8. 安徽省科技攻关计划重大科技专项:矿井智能运输综合自动化软件及配套装备(08010202035)
  9. 安徽省国际科技合作计划项目:面向高压输电网在线监测的无线传感器网络关键技术研究(10080703001)
  10. 教育部优秀人才计划项目:分布式离散控制系统规则化开发平台(NCET-04-050562)
  11. 教育部博士点基金:离散事件控制系统规则化描述方法研究(20050359004)、多包接收无线多跳网络的跨层优化策略研究与算法设计(20100111110004)
  12. 国家"十五"科技攻关项目:信息家电嵌入式系统及组网技术的研究开发(2001BA104C)
  13. 国家863计划项目:企业铁路智能运输调度综合信息平台
  14. 国家火炬计划项目:KJ15A矿井机车运输监控系统
  15. 国家科技成果重点推广项目:HJ04A铁路信号计算机联锁系统
  16. 国家863计划(二级子项目):高性能数控机床和关键功能部件共性技术的研究(2004AA424521)
  17. 安徽省重点攻关计划项目:汽车车身控制系统开发平台
  18. 安徽省"十五"二期攻关计划项目:矿井安全生产数字化控制平台(040120492)

本所获奖与专利

  1. “CRI2002企业铁路智能运输调度综合信息平台”获2007年度国家科技进步二等奖
  2. “KJ15A矿井机车运输监控系统”获1996年度国家科技进步三等奖
  3. “CRI2002企业铁路智能运输调度综合信息平台”获2005年度安徽省科技进步一等奖
  4. “HJ04A铁路调度微机联锁控制系统”获2001年度安徽省科技进步一等奖
  5. “总线式智能温度传感器”获2003年度安徽省科技进步二等奖
  6. “企业数字化平台及产品数据管理系统”获2003年度安徽省科技进步二等奖
  7. “视频信源压缩及总路线传输技术研究”获2004年度安徽省科技进步三等奖
  8. “半Markov型离散事件动态系统的鲁棒控制和学习优化方法” 获2010年度安徽省科学技术三等奖(自然类)
  9. “网络环境下新型教学模式与创新人才培养模式的研究与实践”获安徽省教学成果一等奖
  10. 采用自组织网络技术的移动群体目标识别系统及方法(国家发明专利200710302458.2)
  11. 三射频无线传感器网络节点及其信道分配方法(国家发明专利200910116481.1)
  12. 面向道路运输监控的多维信息系统及其实现方法(国家发明专利200910116388.0)
  13. 旅游游客考勤方法及考勤机(国家发明专利200810243747.4)
  14. 电动/气动转辙机安全型控制器(国家发明专利200710302457.8)
  15. 多站点CSPS系统的优化控制方法(国家发明专利200910251703.0)
 
  照片集锦
 
 
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