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     控制科学与智能工程是控制学科与智能技术深入融合与协同发展的前沿交叉学科,重点研究智能的自动化(Automation of Intelligence)新理论与方法,及其在工程领域的具体应用。

     控制学科是研究自动控制理论、方法、技术及工程应用的学科,在人类科学技术发展的不同阶段,控制学科具有不同的学科内涵与重点发展方向,并在应用中展现为不同的自动化阶段,如机械自动化、电气自动化、信息自动化及智能的自动化。

     目前,自动化与人工智能等组合形成对整个国民经济产生重大推动力的引擎,人工智能最大的作用将会是以智能制造为切入点推动第四次工业革命,其重点是问题导向、落实应用,自动化发挥着极其直接且重要的作用。本自主设置“控制科学与智能工程”二级学科将持续聚焦交叉学科领域的控制理论研究以及智能技术的具体应用,推进智能自动化的发展及行业应用。

     目前,本学科近5年共承担科研项目35项,经费总量超过2000万元。上述科研项目包括国家重点研发计划子课题1项,国家自然科学基金9项,省部级和国防类以及横向课题30余项,科研成果先后获得了6项国家级、省部级奖励。在指挥与控制、装备智能化、机器人等领域均形成了系列性科研成果,特色明显,在国内外形成较大影响力,并在服务地方经济等方面发挥了较大作用。该学科的研究方向及研究内容主要包括:

     研究方向1:智能系统控制理论与方法

     由于智能系统的内涵和外延都极为广泛,为聚焦研究重点,本学科研究方向针对的“智能系统”是一种以网络为纽带、具有一定智能和自治能力的多个软硬件平台为基本节点,拥有特定功能和目的的信息系统。各类无人自主操作平台(如飞机、车辆、舰船等)、分布式过程控制系统、网络化交通和物流系统、基于信息栅格和服务架构的网络信息系统、多卫星系统等都是其具体形态,是世界各国都在大力发展的装备和系统。与该系统相关的理论和技术研究正被国际、国内信息和控制领域高度关注。

     本研究方向主要研究内容包括:

 (1)智能系统的建模与仿真:重点研究针对智能系统的建模与仿真基础理论和相应的技术,并设计和实现一个具真实感的复杂系统仿真实验演示平台,为相关理论和技术的研究提供基础。强调将网络控制与多智能体有机结合;突出从控制的角度研究和探讨复杂系统非线性控制模型的建立。

 (2)智能系统的调度与控制:重点研究网络环境下单智能体与群智能体的动力学特征与行为,在面向背景系统的性能分析、调度与控制等有关理论和技术上有突破,产生了一批具国内外先进(领先)的、有一定影响力的理论和技术成果。强调群复杂系统的控制与综合;突出从分布式控制的角度研究和探讨复杂系统特性与性能的分析。

 (3)智能系统的优化与决策:重点研究网络化复杂系统中基于不同任务和功能需求的各个体的角色分配、组织协调、行动方案生成与决策的基础理论和相应的技术,并设计和实现了一个基于服务架构的集管理和控制一体的优化与决策支持系统。强调网络环境下不同智能体的动态角色分配、行动方案实时生成与在线决策能力,以及不确定信息条件下的数据驱动型决策、非完整信息下的综合决策方法。

     研究方向2:机器人与自动化新技术

     依托南京大学智能新装备技术研究中心,以机器人及自动化新技术应用为核心研究内容,面向未来装备对智能化、网络化及系统化等方面的重大需求,针对多领域多型号智能装备有机融合的一体化无人平台,基于已有的研究基础及学科优势,开展四个方面的具体研究工作:智能装备信息感知与综合应用、网络环境下智能装备驱控一体化、柔性装备智能重组和大型智能装备实时仿真与评估。这四个方面相辅相成,基本涵盖了智能装备在特定环境下感知决策、智能重组、控制驱动以及效能评估等理论与技术的各主要方面,并以机器人及自动化新技术的发展为抓手,提升智能装备领域的理论、方法和应用研究。

     本学科方向的主要研究内容包括:

 (1)智能装备信息感知与综合应用技术:研究以智能装置为主载体的内外源多源信息感知为基础的信息综合处理、融合与利用的理论和技术。

 (2)网络环境下智能装备驱控一体化:《信息爆炸时代的控制》中,明确指出“控制、计算机和通信的集成的本质即是基于网络环境的控制系统”。远程遥操作、远程科研实验与协作、无线网络机器人、物联网、未来一体化信息系统(C4ISR系统)以及新兴的现场总线和工业Ethernet技术等,本质上都依赖于网络控制系统(NCS:Networked Control Systems)的研究。相比较传统的点对点控制系统,NCS的执行器、传感器与控制器之间的信息交换通过网络进行,打破了空间物理位置上的限制,拓宽了控制活动的场所,可实现资源共享、远程操作,具有成本低、容易维护等优点,便于实现管控一体化,提高了信息的集成度。本研究以应用为导向,研究网络环境下分布式智能系统的相关理论及新技术,具体包括上层网络环境下复杂系统控制理论研究及底层驱控一体化技术研究。

 (3)柔性装备智能重组技术:高端装备制造业是国家新近提出的战略性新兴产业七大领域之一,智能制造装备是高端装备制造业的重点方向之一。柔性智能装备包括无人机、无人车、智能火炮、航天器等,是智能专用装备中的新兴领域,本方向重点研究智能可重组装备的科学与技术问题。

 (4)大型智能装备实时仿真与评估:从目前的科技发展来看,未来的机械电子系统的显著特点就是各个智能部件之间可以相互通讯并且协同工作,即符合大型智能装备的特征。研究实时仿真和评估技术,建立数字化原型平台,以使得工程设计人员交互地在虚拟世界和真实世界的合成环境中进行智能装备原型的组建和效能分析。