论坛名称：分数阶与先进控制技术学术论坛

论坛时间：2023年5月16日14:30—18:30

论坛地点：37号楼209室

报告人：Prof. Yangquan Chen（University of California, Merced）

     张波 教授（华南理工大学）

     李创 教授（海南大学）

     刘明波 教授（华南理工大学）

     孙亚辉 副教授（广东工业大学）

     曾才斌 副教授（华南理工大学）

     李致富 副教授（广州大学）

     郑伟佳 博士（佛山科学技术学院）

     王孝洪 教授（华南理工大学）

主持人：王孝洪教授

  欢迎广大师生参加。

自动化科学与工程学院

2023年5月15日

主题报告1：ChatGPT, emergence, creativity, and fractional calculus

Fractional calculus is about differentiation/integration of non-integer orders. Rejecting  the idea of fractional calculus is like saying there is no other numbers between two neighboring integers. In this tutorial talk, I will first explain the core motivation of fractional calculus is by “the desire and the need of understanding complexities”. Today ChatGPT impressed everyone on its ability to synthesize “new” information or data products but most are not sure about its creativity. Some are speculating that the large language model when it is large enough then the creativity will “emerge” due to its complexity. I will point out that emergence, creativity, and fractional calculus are connected and the math foundation is fractional calculus and the heavytailedness or the inverse power law. In plain language, emergence is from complexity that empowers diversity and freedom of fear of being diverse. In other words, the creativity of ChatGPT depends on diversity and freedom of fear of being diverse or heavy-tailed. 

  报告人简介：

Yangquan Chen earned his Ph.D. from Nanyang Technological University, Singapore, in 1998. He had been a faculty of Electrical Engineering at Utah State University (USU) from 2000-12. He joined the School of Engineering, University of California, Merced (UCM) in summer 2012 teaching “Mechatronics”, “Engineering Service Learning” and “Unmanned Aerial Systems” for undergraduates; “Fractional Order Mechanics”, “Linear Multivariable Control”, “Nonlinear Controls” and “Advanced Controls: Optimality and Robustness” for graduates. His research interests include mechatronics for sustainability, cognitive process control (smart control engineering enabled by digital twins), small multi-UAV based cooperative multi-spectral “personal remote sensing”, applied fractional calculus in controls, modeling and complex signal processing; distributed measurement and control of distributed parameter systems with mobile actuator and sensor networks. He received Research of the Year awards from USU (2012) and UCM (2020). He was listed in Highly Cited Researchers by Clarivate Analytics from 2018-2021. His lab website is http://mechatronics.ucmerced.edu/ 

主题报告2：分数阶无线电能传输机理的提出及进展

现有的无线电能传输技术均是以整数阶系统理论为基础提出和构建的，传输特性对传输距离、系统参数变化敏感，抗干扰能力弱，难以适应实际应用需要。因此，探索新型无线电能传输机理和技术将是一个长期的研究课题。受益于分数阶微积分的快速发展，分数阶无线电能传输机理和技术被提出。不同于传统整数阶系统，分数阶无线电能传输系统利用其所特有的记忆特性、负电阻特性和频率特性，可以实现高效率、高抗干扰的中距离无线电能传输，且系统设计灵活，可以满足多种场合的需要。本报告将介绍分数阶无线电能传输机理的提出过程及研究进展，分别从分数阶微积分、分数阶元件及电路、分数阶无线电能传输机理等方面进行阐述。最后，与现有整数阶无线电能传输系统进行了对比，结果表明所提系统的传输效率和输出功率具有对距离和谐振频率变化不敏感的特性。

报告人简介：

张波，华南理工大学二级教授，博士生导师，国务院特殊津贴专家，首届中国电源学会会士，“庆祝中华人民共和国成立70周年”纪念章获得者，丁颖科技奖、广东杰出发明人奖、广东励志电网科技奖获得者，中国电力科技优秀工作者、南粤教坛新秀，中达学者。

曾任中国电源学会副理事长、中国电源学会电磁兼容专业委员会主任、全国政协委员、广东省政协常委、广东省人大常委会委员、民进中央委员、民进广东省副主委、华南理工大学电力学院副院长。现任中国电源学会副监事长、IEEE PELS广州分会主席、中国电源学会无线电能传输技术专业委员会副主任、中国电工技术学会无线电能传输技术专业委员会副主任、中国电工技术学会小功率电机专业委员副主任、广东省电源学会理事长、广东省电力电子系统和设备标准化委员会主任、广东省电源行业协会副会长、北京交通大学兼职教授、广东省政府参事。

近年来先后主持3项国家自然科学基金重点项目、1项国家自然科学基金联合基金集成项目课题、1项国家重点研发计划项目课题、1项国家科技支撑计划项目、1项国家863计划项目、4项国家自然科学基金面上项目、1项广东省自然科学基金团队项目、2项广东省自然科学基金重点项目、2项广东省自然科学面上项目、1项广东省战略性新兴产业项目、1项粤港招标重点领域攻关项目、1项广东省部产学研合作项目以及几十项企业委托科研项目。

已在国际知名出版社Wiley、Springer、科学出版社出版英文专著7部、中文专著2部，中文教材1部，在国内外重要刊物发表学术论文500多篇，其中SCI收录200多篇；授权发明专利近200项，其中美国发明专利3项。获得国家技术发明二等奖1项、中国专利优秀奖4项、广东省科学技术进步一等奖1项、中国机械工业科学技术发明一等奖1项、教育部技术发明二等奖1项、广东省技术发明二等奖1项、北京市科技进步二等奖1项、广东教育教学成果奖（高等教育类）二等奖1项，以及其他省部级科学技术奖励近20项。

主要研究方向包括电力电子系统非线性特性分析和控制、无线电能传输机理及应用、高效电能变换及应用、电力电子系统多尺度、多物理场分析、基于量子力学原理的定转子无铁芯变压器和电机等，是国内外最早从事分数阶无线电能传输的学者，也是国内外电力电子非线性分析和控制方向的开拓者之一。

主题报告3：Discussion on tuning methods of tilt-integral-derivative controller and experimental validation

  报告人简介：

李创，博士，教授，博士研究生导师，任职于海南大学机电工程学院，主要从事分数阶控制理论、分数阶控制器整定、分数阶微积分在高光谱诊断应用等方面研究工作。近年来在Nonlinear Dynamics, International Journal of Robust and Nonlinear Control, Industrial Crops & Products等发表论文30余篇，主持/主研国家自然科学基金项目、国家重点研发子课题、海南省重大科技项目、海南省重点研发项目10余项，获海南省科学技术进步奖二等奖1项、海南省教学成果奖二等奖1项。

主题报告4：分布式资源参与电力系统频率调节的控制策略

随着风光等可再生能源的规模化并网，电网频率稳定性下降，挖掘配网侧分布式可控资源的调频能力具有重要意义。本报告基于模型预测控制方法，对两种分布式资源，即：分布式储能和区域供冷系统，分别参与电力系统一次调频和二次调频建模和算法方面的研究进展进行介绍。

在分布式储能参与一次调频方面，首先建立含分布式储能的系统频率响应模型，据此可推导出频率偏差解析表达式，进而确定一次调频需求。然后，以最小化储能调频成本为目标，建立多个分布式储能聚合商参与一次调频的功率分配预测控制模型，实现调频功率的动态最优分配。最后，采用分布式内点法对该模型实施快速分布式求解。在由两个分布式储能聚合商提供一次调频服务的输配联合系统上进行仿真计算，结果表明所提调频功率分配模型和分布式优化算法能根据不同类型储能设备的差异合理分配调频功率，减缓储能设备的荷电状态偏移，保证储能参与调频的持续性。

在区域供冷系统参与二次调频方面，首先建立区域供冷系统动态模型和火电系统调频动态模型。然后，以最小化建筑物温度与人体舒适温度偏差、火电机组调频功率指令和频率偏差为目标，设计模型预测控制器优化分配区域供冷系统和火电机组的调频指令。在一个接入区域供冷系统的电力系统上的仿真计算表明，区域供冷系统参与二次调频能够改善系统调频效果，参与调频也不会对用户舒适度有较大影响。

报告人简介：

刘明波，华南理工大学电力学院教授、博士生导师，广东省绿色能源技术重点实验室主任，电力系统智能化调度与控制科研团队负责人。主持973和863项目课题、国家自然科学基金项目及其它项目60余项；出版专著4本和标准2本；获广东省科技进步三等奖2项，中国电力科技进步三等奖1项，南方电网公司科技进步一、二和三等奖各1项，广东电力科学技术奖一等奖1项，IEEE标准协会“国际标准贡献奖“1项，1篇论文入选2021年度F5000论文。在电力系统集中式和分布式优化理论和算法、高比例可再生能源电力系统优化调度、博弈论应用于电力市场分析、电压稳定分析与控制、线损理论计算及工程应用等均取得了创造性的研究成果。

主题报告5：分数阶能量采集系统的随机动力学研究

振动能量采集系统是可以将振动能转换成为电能，从而高效、全天候地为各种微机电设备供电的供能装置。为了满足工程实际的需要，振动能量采集系统常常工作在复杂的环境中，容易受到海浪、强风、地震、大气湍流、路面或轨道不平度等随机因素的影响。随机激励对于动力系统的演化往往有重要的作用，又因为目前随着人们对振动能量采集系统的高效能和高可靠性的要求越来越高，因此研究振动能量采集系统时需要考虑随机因素的影响。能量采集系统的材料并不是理想固体，常常同时具有弹性固体和粘性流体的特征，材料的这种性质称为粘弹性。如何准确描述、刻画粘弹系统的本构关系，是众多科研工作者关注的问题。最近几十年，分数阶微积分在许多领域得到了广泛的研究和应用，越来越多的结论表明使用分数阶导数建立的分数阶微分系统模型，可以使用更少的参数，更好的描述系统的动态特性，特别是对于具有记忆特征的粘弹材料。我们针对分数阶振动能量采集系统的随机响应、随机分岔和稳定性等动力学行为开展了初步研究，相关研究成果可以为振动能量采集系统的广泛应用提供理论基础。

  报告人简介：

孙亚辉，女，广东工业大学青年百人A类特聘副教授。2019年3月毕业于西安交通大学航天航空学院。研究方向为应用数学，随机动力学与控制；在国内、外知名期刊以第一作者或通讯作者发表SCI论文16篇；获批国家自然科学基金青年项目1项，西安交通大学“机械结构强度与振动国家重点实验室”开放基金1项，广州市基础研究计划基础与应用基础研究项目1项。2022年，指导学生获得全国大学生数学建模竞赛一等奖，指导学生获得第十四届全国大学生数学竞赛广东省赛区数学类一等奖和非数学类一等奖，获得全国大学生数学建模竞赛广东省赛区优秀指导教师奖。2023年2月，获得欧盟“玛丽·居里学者计划”博后基金（Marie Skłodowska-Curie Actions Postdoctoral Fellows）资助。

主题报告6：Ghost Attractors in Fractional Order Blinking Unified Chaotic Systems

  报告人简介：

曾才斌，华南理工大学数学学院副教授，博士生导师，统计与金融数学系副主任。研究方向为随机动力系统和分数微积分，在国际高水平期刊JDE、FCAA等发表学术论文四十余篇，主持2项国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、1项国家自然科学基金专项基金、4项省部级项目等，曾获广东省优秀博士学位论文称号，先后访问美国犹他州立大学、芬兰赫尔辛基大学、美国杨百翰大学等。

主题报告7：Application of Adaptive Dynamic Programming and Reinforcement Learning in Motion Control of Underwater Vehicles

Autonomous underwater vehicle (AUV), as an important tool for human exploration of the ocean, has been successfully applied to a variety of underwater tasks. However, the failure of AUVs occurs frequently, and there has been no breakthrough in battery technology, so its safety and intelligence still restrict its application in complex scenes. Underwater environment is complex and changeable, it is almost impossible to get accurate hydrodynamic model of AUV, and there are many unknown disturbances in underwater environment. Therefore, how to improve the ability of AUV to adapt to the environment and learning ability is an important problem to be solved in AUV operation.

Here, we mainly discuss the application of adaptive dynamic programming and reinforcement learning in motion control of AUV. First of all, a brief introduction of our selfdeveloped experimental platform for underwater vehicles. Secondly, the applications of adaptive dynamic programming and reinforcement learning in optimal control and faulttolerant control of AUV are introduced, respectively. Thirdly, some simulation and experimental results are given. Finally, the prospect of AUV motion control research is given. In particular, we expect to solve the problem of weak fault diagnosis and faulttolerant control of AUV by introducing advanced artificial intelligence technology. 

报告人简介：

李致富，广州大学，副教授，硕导。分别于2003年和2006年获得中南大学学士和硕士学位，并于2012年获得华南理工大学控制理论与控制工程博士学位。2012年至2015年在华南理工大学机械与汽车工程学院从事博士后研究工作。2019年至2020年在美国加州大学默塞德分校做访问学者。发表40余篇SCI、EI期刊和会议论文。目前研究兴趣包括智能装备与系统、自动化/机器人控制系统、视觉检测技术、群体智能优化等。

主题报告8：分数阶抗扰控制及其在永磁同步电机伺服系统中的应用

在工业控制系统中，被控对象的不确定性和外部干扰是影响系统控制性能的主要因素。控制器设计通常需要在系统稳定性、动态响应品质和抗扰性能之间进行权衡。基于分数阶微积分的控制方法为提升系统性能提供了更大的灵活度。本汇报拟从永磁同步电机伺服控制的应用背景出发，针对模型不确定性、外部干扰、采样噪声等问题，探讨几种分数阶控制器的设计和综合问题，包括分数阶PID控制器、分数阶鲁棒控制器和基于扰动补偿的分数阶复合控制器等，形成较实用的分数阶控制器设计方法。通过数值仿真和电机控制实验验证控制方法的有效性。

报告人简介：

郑伟佳，博士，硕士研究生导师，2016年获得华南理工大学控制理论与控制工程专业博士学位。博士毕业后进入佛山科学技术学院机电工程与自动化学院工作。主要研究方向包括精密运动控制、抗干扰控制、智能装备与工业自动化等。在ISA Trans、IET-CTA、IFAC等控制领域国际主流期刊和学术会议发表论文20余篇。主持和参与国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目、广东省教育厅科研项目多项。授权中国发明专利8项。担任中国工程建设标准化协会机电智控专委会委员。担任Nonlinear Dynamics，Mechatronics，中国控制与决策会议等控制与工程领域期刊和会议的审稿人。

主题报告9：PWM整流器分数阶自抗扰控制策略研究

PI控制器设计简单且实用性强，在工业过程控制中一直占据着主导地位。然而，PI控制器为单自由度控制器，无法满足实际生产和应用过程中各项性能需求。线性自抗扰控制策略（Linear Active Disturbance Rejection Control，LADRC）有效地弥补了PI控制器的不足，能够兼顾系统的跟踪性能和抗扰性能，故而近年来受到越来越多行业相关研究技术人员的重视和关注。报告围绕LADRC控制策略的优化及其在三相电压型PWM整流器的应用展开讨论，阐述了分数阶线性自抗扰控制策略的设计过程和实现方式，为下一阶段的相关研究与应用指明一些可能方向。

报告人简介：

王孝洪，华南理工大学自动化学院教授、博士生导师。中国自动化学会分数阶系统与控制专委会委员，中国电机工程学会互联网+电力系统自动化学科组委员。主要从事功率电子、电机驱动系统中的新型控制技术研究，及其在高端装备、智能家电、新能源、节能技术等领域的推广应用工作。近年发表国内外期刊、会议论文100多篇，授权专利、软件著作权90余项。先后主持国家自然科学基金、广东省重点基金、省市重大科技专项、企业合作项目30多项。获广东省技术发明一等奖一项、广东省教育成果一等奖二等奖各一项、东莞市科技进步一等奖一项。与相关企业深度合作，多项技术在企业获得应用。