戴先中 - 东南大学 - 自动化学院

个人简介

戴先中教授, 博士生导师，1954年生，1986年清华大学获工学博士学位后留清华大学电机系工作，1988年5月调入东南大学至今；1991年至1993年获德国洪堡基金资助在德国埃尔兰根大学博士后研究，1999年与2000年两次赴美国康乃尔大学合作研究，2001年再赴德国埃尔兰根大学合作研究。戴先中教授的研究面比较宽，先后负责完成国家973子课题项目1项、国家自然科学基金项目5项、国家攻关项目1项、国家863项目5项、部省级项目8项；目前的研究方向为机器人与运动控制、神经网络逆软测量与控制、电力系统控制等。戴先中教授曾获国家杰出青年基金（1999年），国家科技进步三等奖（1996年）、国家电力科技进步一等奖（2001年）、教育部技术发明一等奖（2006年）、国家技术发明二等奖（2009年）、国家教学成果二等奖（2001年与2009年）、江苏省科学技术一等奖（2011年）等奖励；1991年被国务院学位委员会、国家教委授予“做出突出贡献的中国博士”、2007年授予“国家教学名师”、2009年授予“全国模范教师”、2012年“国家高层次人才特殊支持计划”教学名师等荣誉称号。戴先中教授现为东南大学“控制科学与工程”一级学科学科带头人、“复杂工程系统测量与控制”教育部重点实验室主任。现指导博士后1人、博士研究生7人、硕士研究生12人，每年计划招收博士后1人、博士研究生2-3人、硕士研究生4-6人。 2001年以来获得的主要奖励与荣誉称号 2011年获江苏省科学技术一等奖（排名第一） 2009年获国家技术发明二等奖（排名第一） 2003年获教育部自然科学二等奖（排名第一） 2006年获教育部技术发明一等奖（排名第一） 2001年获国家教学成果二等奖（排名第一） 2009年获国家教学成果二等奖（排名第一） 2008年获宝钢优秀教师特等奖 2007年授予“国家教学名师”荣誉称号 2009年授予“全国模范教师”荣誉称号 2012年获“国家高层次人才特殊支持计划”（万人计划）教学名师荣誉称号 2000年及以前获得的主要奖励与荣誉称号： 1999年获国家杰出青年基金 1991年国务院学位委员会授予“做出突出贡献的中国博士”荣誉称号 1996年获国家科技进步三等奖 1995年获国家教委优秀青年教师基金 1995年获国家教委科技进步二等奖 2000年江苏省教学成果特等奖 1998年获宝钢优秀教师奖 1996年获国务院政府特殊津贴 1997年入选江苏省“333”跨世纪人才培养工程 1996年江苏省教委授予“跨世纪学术带头人” 1998年获东南大学教学特等奖教学研究: 科研项目: 2018-12-02主要科研项目近年独立或牵头承担的主要科研项目序号项目名称项目性质及来源及编号项目经费起始年度终止年度 1 多机器人无夹具焊接系统中的协作控制研究国家自然科学基金(61175113) 60 2012 2015 2 含控制器的电力系统递阶（结构化）模型研究国家自然科学基金(61074100) 10 2010 2012 3 机器人模块化功能部件产业化国家十一五863计划重点项目（2009AA043903）子课题 75 2009 2011 415kg喷涂机器人成套装备 “高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项子课题 142 2010 2012 5 焊接机器人成套装备江苏省科技成果转化专项 300 2008 2010 6 柔性超高压水切割系统研发及产业化江苏省科技成果转化专项BA2009001 150 2009 2012 7 神经网络逆测量理论及其应用研究国家自然科学基金(60574097) 25 2006 2008 8 助老助残机器人关键技术国家十一五863计划重点项目2006AA040202 285 2006 2008 9 多机器人可重构系统的实时协调控制理论与方法研究国家973子项目2002CB312201 40 2003 2007 2018-12-02主要研究方向与成果主要学术贡献、重要创新成果（1）机器人控制近5年里，主持完成2项国家863计划机器人重点项目，1项国家973子项目“多机器人可重构系统的实时协调控制理论与方法研究”，1项江苏省十五攻关项目“网络化焊接机器人研制与汽车焊接生产线应用工程”，1项江苏省重大科技成果转化专项“焊接机器人成套装备”。在网络化机器人研制与应用方面做出了突出成绩，2次主持召开了国内机器人学术研讨会，担任国家863计划机器人主题专家组成员，国际先进机器人组织（International Advanced Robotics Programme）中国代表。在弧焊机器人成套装备的研制方面达到了国内领先的研究水平，获得2011年度江苏省科学技术一等奖（第一完成人）。 2004年，基于PC+PMAC控制器与新松机器人SIASUN-RH6本体，研制出具有完全自主知识产权的6自由度机器人，随后组织团队与昆山华恒焊接股份有限公司、华中科技大学合作： ① 攻克了控制器体系结构、高精度插补、多轴协调、快捷示教等关键技术难题，开发出了自主版权的高性能弧焊和通用机器人控制器；攻克了机构设计、焊接工艺等关键技术难题，开发出了具有完全自主知识产权的“昆山一号”6自由度焊接机器人（基于PC+PMAC与基于Keba控制器两种型号），达到国际先进水平。 ② 针对工程机械等大型焊接件，攻克了焊缝纠偏、焊接机器人与变位机协调控制、离线编程等关键技术难题，开发出了具有完全自主知识产权的焊接机器人成套装备系列产品（3年应用430台套），达到国际先进水平。 ③ 具备了大型机器人焊接工程的设计、开发和实施能力，填补了多项国家空白，整体技术水平在国内处于领先地位，并达到国际先进水平。目前在研的主要项目有：国家自然科学基金项目“多机器人无夹具焊接系统中的协作控制研究”、国家十一五863计划重点项目“机器人模块化功能部件产业化”、国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项项目“喷涂机器人成套装备”和江苏省重大科技成果转化专项“水切割机器人”。（2）神经网络逆软测量与控制在3项国家自然科学基金、4项省部级项目的资助下，历时10年，取得了一系列原创性的成果和显著的经济效益。鉴定评价为“神经网络逆测量和控制的理论研究成果具有原创性，在该领域的应用研究处于国际领先水平，相关的多个领域的实际应用取得了显著的经济效益”。2006年获教育部技术发明一等奖（第一完成人），2009年获国家技术发明奖二等奖（第一完成人）。主要学术贡献、重要创新成果有：①为解决复杂过程中关键变量难以直接测定的困难，创造性地提出了以不直接可测量为输入、直接可测量为输出的“内含传感器”的概念及其建模算法，并创造性地将神经网络与逆系统方法相结合用于测量，提出了基于“内含传感器”逆的神经网络软测量技术，可方便地在工程上实现；②针对逆系统控制方法需知原系统精确模型和求出逆系统表达式这两个工程应用“瓶颈”，创造性地提出了将神经网络与逆系统方法相结合和新结构的动态神经网络，构造其动态逆系统，并创造性地提出了扩展的神经网络逆系统结构，为精确模型未知的复杂过程的线性化解耦控制提供了实用的神经网络逆控制技术。在机器人解耦控制、多电机系统速度和张力解耦控制、生物发酵过程关键变量的在线软测量与控制中成功应用。目前，正继续研究神经网络逆软测量在发电机软测量与控制、多维力解耦测量中的应用。（3）复杂电力大系统控制复杂电力大系统是最大的人造系统，是一个典型的微分-代数系统（又称广义系统），数学建模困难，控制更困难，研究极富挑战性。在国家杰出青年科学基金“复杂电力大系统控制——理论、方法与实现”项目的资助下，研究取得了突破性进展： ①建立了可完整描述电力系统的统一模型——复杂电力大系统的递阶结构化模型。此模型一方面能完整描述实际电力系统中各类元件的复杂非线性特征，另一方面在结构上能适合元件分散控制和系统递阶控制的需要，有望成为电力系统的基本数学模型；并为电力系统非线性分散/递阶控制的研究奠定了模型方面的基础。 ②建立了电力系统实际运行与非线性稳定控制在分层递阶控制结构与方法上一致的“电力系统运行与控制的统一理论”。包括针对电力系统的元件的“非线性微分-代数子系统”特征，提出了一般性的元件非线性分散控制方法；通过提出（扩展）神经网络逆控制方法、反推控制方法等，提出了具体的元件非线性分散控制器设计方法。目前在国家自然科学基金“含控制器的电力系统递阶（结构化）模型研究” 项目的资助下，进一步研究模型研究中两个亟待解决的问题：①模型中应包含（神经网络等非解析）元件控制器及区域控制器；②考虑了元件及其控制器非线性动态特性后的区域模型过于复杂，从简化模型仍然包括微分动态方程与代数接口方程两部分着手，在主要动态特性等效与接口特性不变的前提下，建立包含非解析控制器在内的元件简化模型（降低微分方程的阶数、尽可能减少非线性）；进而建立包含区域控制器在内的区域和系统简化模型，满足递阶控制、时域仿真和稳定分析所需，使电力系统递阶结构化模型真正成为电力系统的基本模型，为电力系统发展再做创新贡献。科研论文: 2018-12-02主要学术论文与著作 2003年以来出版著作： [1]戴先中，多变量非线性系统的神经网络逆控制方法[专著]，科学出版社，2005年12月。 [2]戴先中，自动化科学与技术学科的内容、地位与体系[专著]，高等教育出版社，2003 [3]戴先中等，交流传动的神经网络逆控制方法[专著]，机械工业出版社，2007, [4]戴先中、赵光宙，自动化学科概论[国家规划教材],高等教育出版社, 2006, 2003年以来授权发明专利 [1]戴先中，张兴华，刘国海，感应电机的神经网络逆控制变频器的构造方法，发明专利，专利号：ZL03112857.2 [2]戴先中，刘国海，王勤，两感应电机的神经网络逆同步控制变频器的构造方法，发明专利，专利号：ZL03131769.3 [3]戴先中，孙玉坤，张兴华，两变频调速电机系统的神经网络逆同步控制器的构造方法，发明专利，专利号：ZL03131770.7 [4]戴先中，刘国海，张兴华，张浩，恒压频比变频器调速系统的神经网络逆复合控制器构造方法，发明专利，专利号：ZL03112856.4 [5]戴先中，张凯锋，可控串联电容补偿装置的神经网络逆控制器及构造方法，发明专利，，专利号：ZL 03132392.8 [6]戴先中,马旭东,丁煜函,王万成，红霉素发酵过程变量的神经网络逆软测量方法及软仪表构造，发明专利，专利号：ZL2004 1 0066003.1 [7]戴先中,丁煜函，一种光纤温度测量装置的构建方法，国家发明专利，专利号：ZL200810021980.8 [8]戴先中，张凯锋，可控串联电容补偿装置非线性控制器及构造方法，发明专利，专利号：ZL03132391.X [9]甘亚辉,戴先中,陆志远.主从式多机器人协作系统的轨迹示教与规划方法.国家发明专利,已授权,专利号: ZL 201210177971.4 [10]甘亚辉,戴先中.具有协作关系的多机器人系统的基坐标系标定方法.国家发明专利,已授权,专利号: ZL 201110027080.6 [11]甘亚辉,戴先中.电弧传感器焊枪位置偏差信息提取方法.国家发明专利,已授权,专利号: ZL 2009 1 0025826.2

研究领域

目前主要研究：机器人控制器的模块化、产业化；多机器人协作控制技术；无夹具协作焊接技术，焊接自动化生产线技术等。

近期论文

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Off-line programming techniques for multirobot cooperation system.International Journal of Advanced Robotic Systems,Volume 10:282, 2013, Pages 1-17. GAN Yahui,DAI Xianzhong,LI Dongwei. 2013 SCI、EI Human-like Manipulation Planning for Articulated Manipulator.Journal of Bionic Engineering,2012, 9(4): 434-445. GAN Yahui,DAI Xianzhong. 2012 SCI、EI Cooperative Path Planning and Constraints Analysis for Master-Slave Industrial Robots.International Journal of Advanced Robotic Systems,Volume 9:88, 2012, Pages 1-13. GAN Yahui,DAI Xianzhong,LI Jun. 2012 SCI、EI Base Frame Calibration for Coordinated Industrial Robots.Robotics and Autonomous Systems,2011, 59(7-8): 563-570. GAN Yahui,DAI Xianzhong. 2011 SCI、EI Automatic Reconfiguration of Petri Net Controllers for Reconfigurable Manufacturing Systems With an Improved Net Rewriting System-Based Approach.IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2009.Volume 6, Issue 1,Jan. 2009 Page(s):156-167. Jun Li，Xianzhong Dai，Zhengda Meng. 2009 SCI、EI Rapid design and reconfiguration of Petri net models for reconfigurable manufacturing cells with improved net rewriting systems and activity diagrams,Computers & Industrial Engineering, 2009, 57(4) Jun Li,Xianzhong Dai, Zhengda Meng, Jianping Dou，Xianping Guan， 2009 SCI、EI Hierarchical Petri net modelling of reconfigurable manufacturing systems with improved net rewriting systems,International Journal of Computer IntegratedManufacturing, 2009,22(2):158-177，Xianzhong Dai, Jun Li, Zhengda Meng, 2009 SCI、EI Deadlock-free multi-attribute dispatching method for AGV systems.Int J Adv Manuf Technol(2009)45:603-615.，Xianping Guan，Xianzhong Dai. 2009 SCI、EI Graph theory-based approach to optimize single-product flow-line configurations of RMS. TheInternational Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2009, 41(9):916-931. Jianping Dou，Xianzhong Dai，Zhengda Meng. 2009 SCI、EI Low-cost Fiber-optic Temperature Measurement System for High-voltage Electrical Power Equipments.IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. Volume 59, Issue 2. 2009.Yuhan Ding,Xianzhong Dai, Tao Zhang. 2009 SCI、EI Precedence graph-oriented approach to optimise single-product flow-line configurations of reconfigurable manufacturing system,International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 2009, 22(10): 923-940，Jianping Dou,Xianzhong Dai& Zhengda Meng, 2009 SCI、EI “Optimization for multi-part flow-line configuration of reconfigurable manufacturing system using GA,”International Journal of Production Research, 2009，Jianping Dou,Xianzhong Dai& Zhengda Meng, 2009 SCI、EI “Revised Electromagnetism-like Mechanism for Flow Path Design of Unidirectional AGV Systems,”International Journal of Production Research, 2009，Xianping Guan,Xianzhong Dai, Jun Li, 2009 SCI、EI

学术兼职

“复杂工程系统测量与控制”教育部重点实验室主任国际自动控制联合会（IFAC）TC4.3 工作组成员（2011 年至今）国际先进机器人组织（International Advanced Robotics Programme）中国代表（2002 年—2006 年）国家863计划机器人主题专家组成员国家自然科学基金委（自动化）学科评审组成员科技部“国家科技计划”项目专员（2012 年至今）中国自动化学会电气自动化专委会副主任、学术委员会主任（1998 年至今）教育部高等学校自动化专业教学指导委员会委员（2001 年至今）江苏省电子信息科学、电气信息类教学指导委员会主任（2007 年至今）《控制理论与应用（英文版）》、《控制与决策》、《东南大学学报》与《机器人》编委国际IEEE 等国际刊物的审稿人国际学术会议的组织、程序委员，分会主席