陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室
Key Laboratory of Shaanxi Province for Complex System Control and Intelligent Information Processing
1. 实验室简介
“陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室”（简称：实验室）的前身为“陕西省工业装备自动化与信息工程技术研究中心”，于2013年12月转建为省重点实验室。实验室主任和学术带头人为西安理工大学校长刘丁教授，学术委员会主任为清华大学自动化系主任、cj学者特聘教授周东华教授。
实验室以西安理工大学为依托，采取“开放、流动、联合、竞争”的运行机制和管理制度，是依靠自我良性循环发展的科研开发实体。实验室在已形成的特色和优势基础上，把复杂系统控制和智能信息处理作为主要发展方向，积极促进该领域的科学研究与开发。同时，不断加强产、学、研相结合，增强研究、开发和创新能力，使实验室成为高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀人才、开展高水平学术交流的基地。
实验室现有固定人员44 人，其中教授/教授级高工18 人，副教授/高级工程师13 人，45 岁以下中青年骨干教师占63%，具有博士学位者占70%。近3 年，实验室获批教育部新世纪优秀人才1 人、“陕西省百人计划”3 人、霍英东研究基金1 人、陕西省青年科技奖3 人、陕西省科技新星2人、陕西省优秀博士论文3 人；引进具有博士学位者10 人，具有高级职称者5 人；培养博士研究生21 人，硕士研究生262 人，形成了以优秀青年教师为主体、创新能力强的高水平学术团队。
实验室目前用房总面积为2,760m2，其中研究用房2500m2，办公用房200m2，资料室60m2，并设有学科特色实验室、基础研究实验室、高性能云计算研究平台、以及海外专家办公室等。同时，实验室下设14个专业实验室，仪器设备500余套，总价值达3200余万元。
2. 实验室主要研究方向
1）复杂工业系统建模与控制
本研究方向的主要研究内容是：以具有多变量、强耦合、强非线性和不确定性的复杂工业过程为对象，分析运动过程的瞬态性能和稳态特征，给出确定主导运行过程的特征时空尺度和相关运动特征参数的有效方法，研究建立基于机理、数据和知识的复杂工业系统建模与验证方法；开展复杂控制理论、支持向量机、量子控制理论、模糊神经网络等多种辨识与控制方法的应用研究。
该项研究拟为大尺寸硅单晶直拉生长装备、大型电站锅炉空预器、高精高速磨齿机、冷/热轧机等实际工业对象的建模、优化及控制提供理论基础。
2）“恶劣”环境下关键变量的检测理论与技术
本研究方向的主要研究内容是：针对高温、高速或高压等恶劣环境下，通常的检测方法（如点测量、接触测量和离线测量等）无法直接应用或难于检测复杂工业系统状态信息的问题，运用先进信号与信息处理理论和现代光电检测技术、计算机技术、无线远程通信等相关技术，围绕图像检测、电涡流检测、激光测量、远红外测量等非接触检测方法和原理，研究新的检测技术和信号处理方法，实现从接触式测量向非接触式测量、离线测量向在线实时测量、单点测量向多维场测量的转变，设计与开发智能控制仪表及自动化装置。
该项研究拟用于解决长距离、大流量复杂输气管网系统的故障检测，高精高速液压及数控系统智能化设计与制造、在线装备故障诊断，晶体生长时直径、液面位置和温度检测，电站锅炉漏风间隙测量，以及轧机对中和速度检测及实时信息处理。
3）模式识别与机器人技术
本研究方向的主要研究内容是：针对复杂背景环境下目标的图像识别与跟踪问题，采用贝叶斯分类、贝叶斯网络、线性和非线性分类器设计、动态编程和用于顺序数据的隐马尔可夫模型、特征生成、特征选取等技术与理论，研究基于光照补偿、状态特征、图像深度和三维扫描数据等方法的目标识别与判定方法，以及在目标物的运动过程中发生特征变化时，对特定目标物的跟踪、识别与判定方法；在此基础上研究机器人的三维视觉伺服控制，实现目标的识别、跟踪和机器人运动控制结合，为复杂环境下多类型机器人（飞行器、移动、编队、定位、导航）的应用奠定坚实基础；利用智能计算方法实现机器语言识别与翻译，为自动人机多语言交互实用化奠定基础。该项研究旨在建立多传感器信息融合理论，以及系统故障自我修复与安全运行理论，实现网络化机器人控制器技术，解决数控机床的容错控制和故障诊断，提高工件加工精度，实现恶劣天气下管网输油输气设备的全天候数据检测、故障维修，开发智能非接触电站设备及轧机控制操作系统。
4）复杂网络与智能信息处理
本研究方向的主要研究内容是：从Internet、交通网络、电力网络到经济网络、病毒传播网络、生物基因调控网络和神经网络的动力学演变规律，建立网络模型，理解网络的性质，预测网络的行为，并通过优化控制来调整网络的行为，如稳定性、同步性、信息和能量流动与传输等；利用生物自然进化网络方法进行协同优化；利用非线性信号处理方法，实现声纳、雷达、医学成像、语音、电子监控等信号中的目标识别、定位和处理；利用非线性动力学方法实现无线通信传输。该项研究旨在建立集安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保等功能于一体的网络技术，进行网络内部故障模拟、推演和鲁棒性分析，提高电力网络、输油输气网络等系统的抗干扰性和稳定性，优化设计天然气分布式供应源管网，提高网络的可靠性和安全性。
3. 实验室研究基础及水平
实验室以西安理工大学控制科学与工程博士一级学科为依托，以高水平、高素质人才培养为中心，长期坚持问题驱动的研究理念和指导方针，坚持理论联系实际，依托国家和省级科学研究基地，面向国家和地方经济建设需求，形成了以工业过程建模与控制、非线性控制理论、系统优化、检测技术与自动化装置、基于无线网络的多移动机器人导航控制等为主导、特色鲜明的研究方向，其中复杂系统建模优化与控制、关键变量的检测及其工业应用研究在国内处于领先地位。
近3 年，本实验室先后承担和完成了各类科研项目400 多项，其中国家科技重大专项、国家“863”计划、国家自然科学基金等项目30 余项，省部级项目50 余项，重要技术推广项目9 项，项目总经费超过1.3亿元；以第一完成单位获国家技术发明二等奖1 项、省部级科学技术一等奖2 项；授权发明专利55 项，其中美国专利2 项；出版学术专著10部；在Physics Review Letter, IEEE Transactions on Automatic Control, IEEE Transactions on Image Processing, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Progress in Electromagnetics Research, 自动化学报等国内外知名期刊发表论文近300 篇，其中SCI 收录60 余篇，单篇影响因子最高IF=7.37，EI 收录150 余篇。
近年来，实验室紧密结合经济社会发展的重大需求，先进的理论和技术先后应用于电站锅炉空气预热器综合控制、大尺寸单晶炉关键技术研发（国家重大专项）、天然气复杂管网系统的优化调度、复杂工艺条件下的高精高速薄板轧制控制技术研发等项目，取得了一批创新性成果，产生了显著的社会经济效益。
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