面向“两化”融合的控制科学与工程学科建设项目申报书

面向“两化”融合的控制科学与工程学科建设项目申报书内容摘要：

（ 1）牵头国家标准 3 项（另参与制定 8 项）  《家庭网络第 3 部分：内部网关规范》 GB/T  《家庭网络第 4 部分：终端设备规范 音视频及多媒体设备》 GB/T  《家庭网络第 6 部分 :多媒体与数据网络通信协议》 GB/T （ 2）地方标准  《基于 RFID 的普速列车临时限速装置通用技术规范：装置与接口》DB44/6132020  《基于 RFID 的普速列车临时限速装置通用技术规范：通信协议》DB44/6142020 17 （ 3）代表性发明专利  一种车联网的协作信息传递方法（ ）  一种无线网卡的通讯方法（ ）  一种虚拟机实时迁移中的车辆隐私保护方法（ ）  一种基于二分法的多跳无线网络可用带宽自适 应检测方法（ ）  自适应探测包长的多跳无线网络可用带宽实时检测方法（ ）  基于时频分析的多普勒胎心音的瞬时心率检测方法及装置（ 202010365630）  基于 AHP 决策模型的 CDN 策略调整方法（ 202010292443）  一种自适应流媒体缓存方法（ 202010292497）  基于可拓关联函数的无线认知传感器网络频谱感知的方法（ 2020031900373220）  一种仿人机器人的语音识别系统（ ） 近几年在复杂系统及网络化控制领域获得国家自然科学二等奖 1 项，教育部技术发明二等奖 2 项，广东省技术发明一等奖 2 项，广东省科技进步一等奖 1 项、二等奖 2 项 ,广东省自然科学二等奖 2 项，国家专利优秀奖 1 项。  2020 年获得国家自然科学二等奖， 若干新型非线性电路与系统的基础理论及其应用； 18  2020 年获的广东省科学技术奖一等奖， 面向节能降耗的复杂工业关键工艺过程效能优化控制 ；  2020 年获广东省技术发明一等奖 ,多功能传感器网络新技术及在铁路交通中的应用；  2020 年获得广东省技术发明一等奖 ,基于情景感知的视频编解码与传输控制关键技术研究及应用；  2020 年获教育部技术发明二等奖 ,车 道信息协同的普速列车临时限速预警与控制新技术及装置；  2020 年获得教育部技术发明二等奖 ,面向高 QoE 的视频编码与传输的新技术与新产品及其应用；  2020 年获广东省科学技术二等奖， 高性能传感器网络及其信息物理融合系统；  2020 年 广东省科学技术二等奖， 面向云计算的数据安全存储技术及应用；  2020 年获得广东省自然科学二等奖， 复杂拓扑结构混沌吸引子的生成、实现与应用；  2020 年获得广东省自然科学二等奖， 基于等价关系模型的智能算法设计理论与方法 ；  2020 年 获得第十五届中国专利优秀奖，生产过程的实时监控系统及监控方法。 项目拟重点突破的关键问题 围绕项目的主要研究内容，重点突破以下关键问题： 19  复杂工业环境下的智能感知与可靠通信；  面向领域应用的模式识别与智能决策；  复杂网络系统的信息获取与稳定同步控制设计；  混合型网络节点动态拓扑模型和混沌电路设计；  网络化系统多传感器信息融合与非接触检测技术； 本学科通过高端人才和团队的积聚，已在物联网信息感知与可靠传输、复杂工业系统的智能控制与系统设计、网络化系统检测与效能优化等方面取得了系列具有国际水平的学术成果，为本学科的发展奠定了坚实的基础。 项目预期成效 （ 1）学科提升 建设本学科达到国家级重点学科水平，进入教育部学科评估同类 学科的前 10%，推动计算机科学与技术学科进入 ESI 排名前 1%。 （ 2）人才队伍 引进或培养院士、国家千人、国家杰青、长江学者等高层次人才 58名，构建 国家创新研究群体。 （ 3）科技奖励 在理论和技术上取得重大突破，获得省部级一等奖 35 项，争取国家奖 12 项。 （ 4）成果转化 联合“中集（物流智能装备）、博创（塑料成型智能装备）、岭南通（智能交通）、广船国际（网络化集成）、广州南亚纸浆（效能优化）、广州数控（智能机器人）以及中兴通讯（高端芯片）等龙头企业，研发面向物联20 网应用领域的关键芯片及系统，搭建物联网公共服务平台，推进理论与技术成果在相关企业转化（转化率达到 1520%），在智能交通、智慧物流、智能装备、北斗导航等领域实现产业化。 （三）本项目在学校整体规划中的定位，以及对学校整体水平 提升的意义和作用 信息学科群是广东工业大学重要的学科群，与广东省的创新驱动、转型升级密切相关。 控制科学与工程是本校信息学科群的龙头学科。 本项目作为学校高水平大学建设的带动项目，在科学研究、团队建设、平台建设、科技奖励、产学研合作等方面起带头与 示范作用 ，在体制机制改革、优势资源共享等方面与其他项目通力协作。 项目的实施有望快速推动我校控制科学与工程学科进入教育部学科评估 同类学科的前 10%，推动计算机科学与技术学科进入 ESI排名前 1%。 项目有望推动控制科学与工程学科快速进入 国内一流水平 ，可以带动我校电子科学与技术、计算机科学与技术、信息与通信工程等学科同步发展，推动学校整体水平的提升。 二、项目实施的必要性和可行性分析 （一） 国内外研究现状和发展趋势分析 控制科学与工程学科通常包括五个二级学科： ① 控制理论与控制工程；② 模式识别与智能系统； ③ 系统工程； ④ 检测技术与自动化装置； ⑤ 导航、制导与控制。 在国内，控制科学与工程学科的发展始终围绕这些二级学科所覆盖的研究领域， 关注国际自动化领域一些新兴的研究方向 ，拓宽新领21 域，丰富新内容，促进学科研究的不断扩展和深化。 因此，下面将从 控制工程实践 领域和 学科基础研究 领域两个方面阐述本项目的 研究现状和发展趋势。 1. 现代工业控制工程技术领域 研究现状和发展趋势 目前全球现代工业 正稳步向数字自动化、网络化和智能化发展， 网络技术赋予了控制科学与工程学科新的内涵 ， 其中 物联网 作为信息化和智能化结合的 新型技术 ，成为推动广东省产业转型升级、增强核心竞争力的 重点， 也是提升“控制科学与工程”学科水平的重要发展方向之一。 围绕着信息化和智能化，当前发达国家正纷纷实施“再工业化”和“制造业回归”战略，着力打造信息化和智能化背景下国家制造业竞争的新优势。 我国虽然早已成为全球制造业第一大国，但工业大而不强，在核心技术、产品附加值、产品质量、生产效率、能源资源利用和环境保护等方面，与发达国家先进水平相比还存在较大的差距。 同时，我国经济发展已进入一个新阶段，中高速、优结构、多挑战、新动力成为“新常态”的突出特点。 因此，以信息化和智能化为突破口，加快发展方式转变、走新型工业化道路，大力推进信息化与智能化的两化深度融合，推进工业转型升级，已是势在必行。 为此，国家提出中国制造 2025 和互联网 +战略，广东省也提出创新驱动发展战略，用智能化与信息化带动传统工业转型升级。 现代工业的信息化与智能化发展涉及的领域广泛， 本项目重点 面向智能装备、智慧物流、网络化系统的效能控制与优化和智能控制理论方法等方面展开研究， 特别关注 注塑装备、现代物流等方面。 在注塑装备行业，中国有 2 万亿的塑料件规模，注塑机械规模 20022 亿。 但是，目前我国智能制造基础理论和技术体系建设滞后，控制系统、系统软件等关键技术环节薄弱，技术体系不够完整；关键智能制造技术及核心基础部件主要依赖进口；行业资源整合力度不够，目前注塑成型装备与注塑成型加工行业均没有专用的工艺规划和工艺数据管理平台。 导致，注塑行业生产效率低下、人力资源浪费、社会资源浪费严重，制约了行业的发展。 本项目利用智能传感网技术实现注塑装备的信息化和智能化改造，助力中国塑料机械装备行业协会构建大数据云平台承载智能服务。 在现代物流行业，中国国际海运集装箱（集团）股份有限公司，是全球物流行业 的龙头企业，占全球集装箱及特种物流装备的 50%以上的市场份额，引领行业的发展。 但是，目前中集乃至世界生产的物流装备的信息化和智能化水平都不高，导致物流运输过程出现空载率高、货物丢失或变质、安全事故频发等问题。 在信息技术新一轮发展中，如果要保持全球领先优势，必须应用物联网信息技术进行智能化与信息化改造，使得传统物流系统升级为现代物流信息化系统。 本项目利用智能传感网设计物流智能装备，助力构建全球物流装备全供应链服务平台。 综上所述，中国的智能装备核心部件技术掌握在国外大公司手中，智能装备和物流的信息化和智能化水 平较低。 因此，本项目研究物联网智能信息处理理论，研发先进控制技术，开发关键核心装备，构建领域应用系统，推动行业转型升级。 2. 控制科学与工程学科 研究现状和发展趋势 23 在 模式识别与智能系统 方面，近几年来，国内在模式识别基础理论、计算生物基因智能、脑机接口和网络化智能控制系统等方面取得了重要的研究进展。 清华大学陆建华等人在无线多媒体协同通信模型及性能优化方面取得重要成果，获得 2020 年国家自然科学二等奖，这项成果提出了多媒体信息结构化表征、以及刻画时变无线信道相关特性的方法，为有效解决非平稳信息传输处理难题、发展无线多媒体通信领域做出了贡献；中国科学院生物物理研究所沈钧贤等人在高噪音环境中凹耳蛙声通讯行为与听觉基础研究方面取得重要成果，获得 2020 年国家自然科学二等奖，这项成果对基于生物声学和听觉神经机制的智能模式识别研究有重要影响。 东北大学张化光、佟绍成等人完成的非线性系统的鲁棒智能控制理论及应用 获得 2020 年教育部科技进步奖一等奖；王士同、吴小俊等人完成的大规模非线性智能建模与识别 优化技术及其应用获得 2020 年教育部科技进步奖一等奖； 章毅、周激流等人完成的计算智能中的一些基础理论研究获得 2020 年教育部自然科学一等奖； 2020 年，清华大学张尧学等完成的网络计算的模式及基础理论获得国家自然科学一等奖。 模式识别与智能系统是一门理论与实际紧密结合的学科，上列研究成果说明 我国在 模式识别与智能系统 方面的研究趋势 将更多地转向网络 信息采集、处理和特征提取与智能感知相交叉 的新理论方法。 在 控制理论与控制工程 方面，近五年来，国内以清华大学卢强教授、哈尔滨工业大学段广仁教授和香港科技大学曹希仁教授等为代表的学者，分别在鲁棒控制、离散事件动态系统和量子控制等研究方向取得了重要进展，相关成果分别于 2020年和 2020年获得了国家自然科学二等奖。 香港中24 文大学黄捷教授 、 中国科学院数学与系统科学张纪峰研究 员 等在 非线性输出调节问题及内模原理 方面取得重要成果 ， 相关成果于 2020获得了国家自然科学二等奖。 中国科学院吕金虎研究员、香港城市大学陈关荣教授和 广东工业大学 禹思敏教授等在非线性系统实现的基础理论及其应用方面取得重要进展，相 关成果于 2020获得了国家自然科学二等奖； 2020年中南大学吴敏等在时滞系统鲁棒控制的自由权矩阵方法方面获得国家自然科学二等奖、东南大学郭雷等在多源干扰系统的建模、分析与控制理论方面获得国家自然科学二等奖； 2020年，北京理工大学陈杰等的分布式协同控制的混合智能优化与稳定性获得国家自然科学二等奖。 这些突出的研究成果及其工程背景说明我国在控制理论与工程方面的研究趋势将更为注重学科发展的内涵发展，注重基础理论研究的同时也要注重新型交叉方向的研究。 在 检测技术与自动化装置 方面，近几年来，国内相关学者在信息检测技 术、测控系统设计、人工智能、工业装备计算机集散控制系统等方面取得了许多重要成果，例如，清华大学周东华等完成的“ 控制系统实时故障检测、分离与估计理论和方法”获得 2020 年国家自然科学二等奖； 香港科技大学刘云浩 等 完成的“ 基于非测距的无线网络定位理论与方法研究”获得了 2020 年 获得了国家自然科学二等奖；东北大学王国栋等人完成的“现代轧制技术、装备和产品研发创新平台”获得了 2020 年 国家科技进步二等奖； 2020 年，南京大学周志华等完成的基于不充分信息的机器学习理论与方法获得国家自然科学二等奖； 2020 年，哈尔滨工业大学高会25 军等完成的具有网络通信约束的动态系统控制理论获得国家科技进步二等奖。 随着世界各国现代化步伐的加快，对检测技术的大量需求与日俱增；而科学技术，尤其是大规模集成电路技术、微型计算机技术、机电一体化技术、微机械和新材料技术的不断进步，则大大促进了现代检测技术和自动化装置的发展。 目前，现代检测技术和自动化装置发展总的趋势大体有以下几个方面：（ 1） 拓展测量范围，提高检测精度和可靠性，特别是极端条件下网络信息的检测方法和技术；（ 2） 智能和自愈特性仪表控制技术，特别是 传感器逐渐向数字化、集成化、智 能化和标准化方向发展；（ 3）非接触式检测技术研究，特别是无线 测量高速旋转轴的振动、转矩等，非接触式检测技术的研究愈来愈受到重视； 上列获奖成果预示着控制科学与工程学科的研究将仍然围绕信息处理和自动控制设计方面，考虑到 网络技术赋予了控制科学与工程学科新的内涵 ，未来学科研究发展将呈现新兴方向、交叉学科和交叉应用等特点，主要有如下 四个研究趋势 ： （ 1）网络信息处。