本刊記者 翟萬江

近日，國家自然科學基金委員會2022年度優(yōu)秀青年科學基金項目評審結果正式發(fā)布，江南大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院自動化系許德智教授的名字赫然在列，榮獲國家自然科學基金優(yōu)秀青年基金項目資助，資助領域為非線性系統(tǒng)故障診斷與控制技術。

電氣設備和系統(tǒng)的先進控制和故障診斷直接關系著用戶的切身利益，一直受到學術界、工業(yè)界的廣泛重視。自2010 年在南京航空航天大學控制理論與控制工程專業(yè)攻讀博士以來，許德智在這一領域已鉆研了十余年，在探索如何從海量數(shù)據(jù)中尋找內(nèi)部特征關系并應用于過程和設備優(yōu)化控制方面，做出了眾多具有重要價值的科研成果。

海納百川的自動化

“在我看來，自動化學科最大的魅力就是沒有邊界，它可以和任何一個行業(yè)去進行深度融合，海納百川?！痹谧詣踊I域學習研究十幾年的許德智介紹道。實際上，在上大學時他對于這一專業(yè)并不了解，但被名字吸引進來后，越鉆研越發(fā)現(xiàn)自動化的魅力所在。

隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，信息化、網(wǎng)絡化、自動化已經(jīng)變成大勢所趨，各行各業(yè)都需要和自動化技術結合，朝著自動化、智能化的方向發(fā)展，依靠大量勞力的工業(yè)制造業(yè)尤其如此?！白詣踊姆秶貏e大，因為它跟各行各業(yè)的結合點太多了，每個點深入進去鉆研可能都是一輩子?！睓C緣巧合之下，許德智接觸到了非線性系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制技術?！半S著對這個研究方向的了解，我發(fā)現(xiàn)它里面可研究的東西很多，比如控制系統(tǒng)的復雜性、時變性和非線性等特點。當時覺得在這方面做研究，可以為祖國很多領域的發(fā)展貢獻力量，如機器人、電網(wǎng)、航空航天及一些自動化設備等?！被诖?，許德智選擇了系統(tǒng)的先進控制和診斷容錯領域進行鉆研。

作為行業(yè)自動化、智能化轉型的關鍵核心，系統(tǒng)的先進控制和診斷容錯領域也受到了學術界、工業(yè)界的廣泛重視。并且，隨著工業(yè)現(xiàn)代化進程的不斷推進，對先進控制和故障診斷提出了更高的要求。然而，現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的復雜性、不透明性、時變性、非線性等特征，給其先進控制技術和故障診斷帶來了很大挑戰(zhàn)。面對這些問題，許德智將研究方向主要聚焦于3 大方向：數(shù)據(jù)驅動控制技術、智能電網(wǎng)技術、電氣系統(tǒng)故障診斷與容錯控制。

圍繞這幾大方向，近十年來，許德智先后主持國家自然科學基金優(yōu)秀青年基金，面上項目、青年科學基金、總裝教育部聯(lián)合基金等支持的國家級和省部級項目多項；發(fā)表學術論文100 余篇，其中SCI 收錄60 余篇，授權發(fā)明專利10 余項。研究成果獲得中國輕工業(yè)聯(lián)合會科學技術進步獎二等獎 1 項（2018 年）、中國商業(yè)聯(lián)合會科學技術進步獎一等獎2 項（2016 年、2020 年）、江蘇省優(yōu)秀博士學位論文（2015 年）、江南大學至善青年學者（A類）2 次（2020 年、2022 年）。

在平臺開發(fā)方面，許德智主持開發(fā)了大型設備的智能故障診斷云平臺系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了江蘇新鵬重型有限公司提升機故障的實時診斷，可降低設備維護成本25%～30%、消除生產(chǎn)宕機率70%～75%、降低設備或流程的停機率35%～45%、提高生產(chǎn)率20%～25%。其成果《數(shù)據(jù)驅動的電梯故障診斷與優(yōu)化運行關鍵技術及產(chǎn)業(yè)化》，獲2020 年中國商業(yè)聯(lián)合會科技進步獎一等獎。

在運動控制與特種裝備系統(tǒng)研發(fā)創(chuàng)新方面，許德智主持研發(fā)的倉儲穿梭車，提出了多傳感器信息融合的穿梭車定位技術和驅動電機控制技術，實現(xiàn)行走定位精度±5mm；在主持的 “輸電線路沿地線巡檢機器人”和“輸電線路導線修復機器人”項目中，提出新的機械結構設計和控制方案。

在儲能系統(tǒng)運維與控制技術研究方面，基于國網(wǎng)總部項目“儲能在岸電系統(tǒng)規(guī)劃配置與協(xié)調(diào)運行關鍵技術研究與應用”，許德智主持了儲能電站PMS、儲能PCS 及混合儲能系統(tǒng)控制策略的開發(fā)工作。目前，該項目是世界上最大容量的岸電系統(tǒng)（1MW超級電容+4MW 鋰電），可滿足多種隨機性電源和負荷的接入需求，已在連云港港口集團投入示范運行，對于水運行業(yè)節(jié)能減排具有顯著的社會和經(jīng)濟效益。

推動電氣智能化發(fā)展

隨著研究的不斷深入，尤其是2014 年開始接觸儲能系統(tǒng)后，許德智發(fā)現(xiàn)了電氣行業(yè)在智能化方向上的廣闊空間，結合電氣行業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要地位，許德智逐漸將重心轉移到電氣系統(tǒng)智能化方向上。

智能電網(wǎng)是國家“科技創(chuàng)新2030”部署的一批與國家戰(zhàn)略長遠發(fā)展和人民生活緊密相關的16 個重大項目之一，也是推動我國能源清潔轉型、保障國家能源安全的重大舉措。國際組織IEC在《2010-2030 應對能源挑戰(zhàn)白皮書》中也明確將微電網(wǎng)技術、V2G技術列為未來能源鏈的關鍵技術。

許德智在這一領域的研究主要針對微電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行與控制需求，通過高效和快速接入各類電動汽車、儲能設備，實現(xiàn)源-網(wǎng)-荷-儲一體化有序協(xié)調(diào)控制，在有效緩解分布式能源間歇性接入電網(wǎng)問題的同時，增強在突發(fā)大范圍緊急事件情況下的電力供應保障能力。

2018 年作為訪問學者對香港城市大學進行為期一年的訪問期間，許德智一方面針對智能電網(wǎng)領域的一些關鍵技術問題進行攻克，另一方面也開始規(guī)劃未來幾年的研究重點。與此同時，他開始思考搭建起一支圍繞智能電氣系統(tǒng)研究方向的研究團隊。訪問結束回到學校籌備良久后，在學校和學院的大力支持下，江南大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院智能電氣系統(tǒng)研究中心正式成立。

“從2014 年接觸儲能這一領域進行研究開始，我就發(fā)現(xiàn)我們國家電氣系統(tǒng)在智能化方向上還有很大的提升空間?！痹S德智介紹，“但一個人的能力是有限的，我們要善于合作，發(fā)揚協(xié)作精神，集思廣益，科研之路才能走得遠、行得穩(wěn)?！?/p>

所謂“獨行快、眾行遠”，智能電氣系統(tǒng)研究中心的成立對于推動我國電氣裝備制造業(yè)邁向高端化、智能化具有重大意義。自成立以來，智能電氣系統(tǒng)研究中心始終圍繞“工業(yè)電氣系統(tǒng)的智能控制技術與應用”開展研究，已經(jīng)形成四個穩(wěn)定的研究方向：先進控制理論與應用、分布式儲能運行與控制、智能電網(wǎng)技術及特種電機驅動與特種機器人，并且已擁有一支梯隊層次合理，團結奮進、朝氣蓬勃且極富創(chuàng)新能力的科研團隊。當前，團隊共有教師6 人，其中教授/副教授4 人、講師2 人，博士生導師2 人，指導在讀博士生5人，碩士生40余人。校外深度合作技術人員7 名，均具有一線的工程開發(fā)經(jīng)驗。

在許德智和研究中心各位老師的不懈努力下，智能電氣系統(tǒng)研究中心盡管成立時間還不長，但已在不同領域取得眾多重要的階段性成果。在學科方面，中心擁有作為211 工程、985 工程優(yōu)勢學科創(chuàng)新平臺重點建設高校的江南大學作為支撐，同時擁有控制科學與工程一級博士學位授權點、博士后流動站及江蘇省優(yōu)勢學科“控制科學與工程”；在平臺方面，中心依托“物聯(lián)網(wǎng)技術教育部工程中心”“輕工過程教育部重點實驗室” “高等學校學科創(chuàng)新引智計劃 (111 計劃)”等高水平平臺；在對外合作方面，中心還先后與日本東海大學、澳大利亞阿德萊德大學、英國肯特大學、中國電力科學研究院等多所頂尖科研機構建立了良好的長期合作關系……

目前，研究中心正在快速發(fā)展壯大中。盡管研究課題較新，一切都需要摸著石頭過河，但許德智與中心的老師們已做好了準備，將始終聚焦電氣系統(tǒng)研究前沿，著力解決電氣系統(tǒng)智能化過程中存在的痛點問題。他還表示，電氣智能化道路才剛剛開始，也歡迎更多人才加入研究中心這個大家庭中，一起推動電氣行業(yè)向著自動化智能化的方向不斷創(chuàng)新發(fā)展。