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  研究方向
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纵向课题

 

横向课题

根据国内冶金领域发展和湖北省社会经济发展的需要,形成了4个主要研究方向,其研究内容和关键科学问题介绍如下:

1.冶金工业过程系统分析与集成

    本方向长期以来注重将控制理论的基础研究与实际应用相结合,针对复杂工业系统所具有的多变量、多采样率、强非线性、强不确定性等特点,开展基于网络化智能体架构的微小型光机电系统及其应用、鲁棒与随机控制理论与应用、大型设备数字系统设计理论与技术等方面的研究。

本方向研究内容如下:

  (1)基于网络化智能体架构的微小型光机电系统及其应用研究

把原有的微机电系统分成若干智能和自治的子系统,各子系统的自治功能体利用光机电传感技术,自主进行信息处理与融合,针对网络化新型机电系统的设计制造、信息感知与处理和容错控制等关键技术问题进行研究。

  (2)鲁棒与随机控制理论研究

从复杂工业过程控制中提炼出具有重要意义的鲁棒控制与随机控制科学问题。研究内容包括:基于支持向量回归的参数收敛性分析及算法改进、鲁棒控制系统分析与设计问题、随机系统的镇定与控制等。

  (3)复杂工业对象的数字化控制技术研究

以大型钢铁生产线控制系统和电气传动系统为应用背景,研究复杂工业对象数字控制与信号处理技术的应用问题。基于数字化和智能化的主从控制系统在中板轧机主传动、立辊轧机和钢锭钳式吊中的应用;将数字化控制技术应用于大型挖掘机的传动控制系统中。

本研究方向的关键科学问题:

  (1)网络化新型机电系统的设计制造、信息感知与处理和容错控制;

  (2)复杂冶金工业过程的鲁棒控制与随机控制;

  (3)基于数字化和智能化的主从控制技术在冶金工业装置的数字控制与信号处理中的应用。

2.不完全信息系统的优化与决策

   在复杂的冶金资源与材料开发、冶金制造和管理中存在大量复杂的不确定性问题并需要在复杂环境下进行系统优化与决策,这就必须探讨复杂不确定环境下系统优化与决策方法以及系统在不确定性环境下对决策控制行为的适应调节规律。

本方向研究内容如下:

   (1)在复杂系统决策理论、对策论、协调理论与方法、激励机制设计理论与方法、拍卖理论与方法、水资源管理和电力市场管理等方面开展工作,为复杂系统的决策提供理论与方法;

   (2)冶金工业资源循环及综合利用与节能减排的决策理论与市场化方法的研究。

这些研究将揭示冶金工业的自然与社会复杂特性及其对冶金工业面临的决策行为的基本规律,并为冶金工业的资源循环及综合利用与节能减排探讨有效方法。本研究方向探讨复杂系统决策的基本规律与理论方法,并为解决冶金资源与材料开发、冶金制造和管理提供具体方法与技术。

本研究方向的关键科学问题:

   (1)多主体、多目标复杂系统的决策机制与决策方法;

   (2)不完全信息下冶金工业过程管理的激励机制设计;

   (3)冶金工业资源循环利用系统设计;

   (4)冶金工业节能减排的机制设计与市场化方法。

3.钢铁材料结构组织系统与控制

    本研究方向从新型钢铁材料内部具有系统性的组织强化、细晶强化、弥散强化等相变基础理论出发,对Nb、V、Ti等微合金元素的作用和纳米级第二相粒子的析出行为以及特定显微组织结构的形成与控制机理及表现出来的系统整体变化规律等方面进行研究。将针状铁素体和贝氏体的相变动力学及其特定显微组织结构的形成与控制机理运用于武钢、宝钢等企业的新型钢种的研制与开发,包括合作研制与开发高强度贝氏体钢、管线钢等新型钢铁材料。

本方向研究内容如下:

   (1)研究各种复杂条件下新型金属材料的相变行为及其动力学特性;

   (2)研究复杂强磁场条件下金属材料的相变行为特性;

   (3)研究磁场、电场和复合场作用下的相变行为规律;

   (4)研究在大线能量条件下焊接接头组织的相变行为等。

本研究方向的关键科学问题:

   (1)新型金属材料的相变行为的微观特性及其动力学特性;

   (2)新型金属材料的特定显微组织结构形成与控制机理;

   (3)复杂条件下新型金属材料的相变微观行为产生的系统整体性特征涌现;

   (4)基于相变动力学及其特定显微组织结构的形成与控制机理的特种钢材研发。

   4.矿山复杂环境下的动力学分析与控制

  矿山资源开采是为冶金工业提供生产要素的基本手段。矿山资源开采是涉及采矿理论、爆炸力学、工程力学和岩石力学等多学科交叉的一门传统学科。爆炸是矿山资源开采的主要技术,以往主要重视对矿山资源开采爆炸技术的研究。随着社会发展,开采环境日益复杂,矿山工程表现出系统化复杂化的特点,需要运用系统科学理论对复杂矿山环境下的矿山资源开采作为一个系统进行分析研究。为此,本实验室设立了矿山复杂环境下动力分析与控制的研究方向。该方向将矿山资源与环境作为一个系统进行探讨,探讨矿山复杂环境下的动力学机制和环境对矿山资源开发的反应及寻找改善环境的矿山资源开发的控制规律与技术。

本方向研究内容如下:

   (1)工程爆破理论及应用研究

以工程爆破为对象,以工程力学、岩石力学、爆炸力学、和系统工程理论为基础,形成以矿山控制爆破、现代爆破器材和拆除爆破及特种爆破为主的研究特色和“矿山爆破—基本理论—爆破系统科学机理—测试技术—工艺装备—工程应 用”的完整研究体系。

   (2)地压分布规律与控制的研究

针对地下工程形成后的地压变化和活动规律,分析不同的开挖条件下应力的分布状况,为合理布置井下巷道工程和回采顺序,确保安全生产提供科学依据。

   (3)矿山岩土工程的计算机数值模拟

综合运用力学、计算力学、采矿学、岩石力学、实验技术、计算机技术和人工智能技术等领域的知识研究矿山岩土工程的数值模拟与计算。

   (4)矿山设备及信息化研究

该方向主要包括矿山设备的自动化数字化控制系统、矿山高耗能设备的节能技术、矿山管理信息系统以及网络化研究等。

   (5)安全系统工程研究

从安全系统的特点出发,以系统论、控制论、信息论为指导思想,建立以控制危险为核心的安全控制论的理论体系和数学模型以及安全计量方法;加强危险源辨识和系统安全状态的动态观测,确立安全信息网络,为危险控制提供足够的信息等。

本研究方向的关键科学问题:

   (1)矿山控制爆破的系统科学机理分析;

   (2)矿山岩土工程复杂系统建模与数值模拟计算;

   (3)矿山开采系统的信息化与安全管理。