专家提名2018国家科学技术奖项目公示材料

附件2018年国家科学技术奖提名项目公示内容项目名称:非线性切换系统的分析与控制一、提名意见提名者:黄捷职称：教授；工作单位：香港中文大学,学科专业：控制理论与控制工程；提名意见：非线性切换系统的分析与控制是国际自动控制领域的重要研究方向之一。该项目针对非线性切换系统控制理论中的热点和关键问题，开展多年的系统深入研究工作。项目核心创新点包括：1）针对非线性切换系统，建立了相应的无源性理论和L2增益理论，提出了模型依赖的平均驻留时间方法,建立了基于Backstepping技术的非线性切换系统控制器的构造性设计理论，拓展了Backstepping技术；2）提出“切换时滞系统”的理论模型，建立了基于驻留时间以及基于状态空间切换策略使切换时滞系统稳定的切换信号及控制器的构造方法，揭示了时滞现象与切换信号之间的作用规律；3）引入大时滞序列频率和大时滞序列比率的概念，提出了基于切换思想的大时滞系统的分析方法，同时提出了基于切换方法分析容错控制的新方法。8篇代表性论文SCI总他引1187次，Google学术总他引2675次，ESI高被引论文5篇。论文被多国科学院或工程院院士和50多位IEEEFellow引用。特别是8篇代表性论文中有7篇发表在国际控制领域顶级期刊IEEETransonAuromaticControl和Automatica上，并且有1187次SCI他引，这是十分难得的。表明这项研究成果得到了国内外自动控制领域专家学者的高度认可。作为国际自动控制理论与应用领域的研究同行，我同孙希明、赵军和王伟3位教授有着多年的交往，非常了解他们的研究工作，也分别访问过他们的学院，对他们的研究工作印象深刻。此外，他们学风严谨，学术声誉好。因此我非常愿意推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。提名该项目为国家自然科学奖二等奖。提名者:王天然职称：教授/工程院院士；工作单位：中国科学院沈阳自动化研究所学科专业：控制理论与控制工程；提名意见：本项目围绕非线性切换系统的分析和控制这一国际控制领域研究前沿和难题开展长达10年的系统深入研究，取得一系列具有国际影响力的创新成果。8篇代表性论文中有7篇发表在国际控制领域顶级期刊IEEETransonAuromaticControl和Automatica上。8篇代表性论文SCI他引1187次，Google学术他引2675次，ESI高被引论文5篇，SCI他引超100次论文6篇，单篇SCI他引最高306次，入选Automatica最高引用3篇。成果得到了国内外专家学者的高度认可，论文被多国科学院或工程院院士和50多位IEEEFellow引用。这些数据表明该项研究成果十分出色，并在该研究方向上具有较大的国际影响。作为同一省的专家学者，我十分了解项目完成单位大连理工大学孙希明王伟研究团队和东北大学赵军研究团队的科研工作，孙希明和王伟是国家杰青，孙希明还是教育部长江学者特聘教授。该项研究成果是由他们师生关系自然形成的研究团队完成的。他们学风朴实，做人低调，学术水平高。项目符合国家自然科学奖申报条件。鉴于上述理由，我郑重推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。提名该项目为国家自然科学奖二等奖。提名者:林京职称：教授；工作单位：西安交通大学学科专业：机械制造及其自动化；提名意见：该项目从非线性切换系统的稳定性与控制、非线性切换时滞系统的稳定性与控制、基于切换系统方法的应用三个方面对非线性切换系统进行了系统深入的研究，取得一系列具有国际影响力的创新性成果。主要成果如下：针对非线性切换系统，建立了相应的无源性理论和L2增益理论，提出了模型依赖的平均驻留时间方法,建立了基于Backstepping技术的非线性切换系统控制器的构造性设计理论，拓展了Backstepping技术。首次提出“切换时滞系统”的理论模型，建立了基于驻留时间以及基于状态空间切换策略使切换时滞系统稳定的切换信号及控制器的构造方法，揭示了时滞现象与切换信号之间的作用规律。首次引入大时滞序列频率和大时滞序列比率的概念，提出了基于切换思想的大时滞系统的分析方法，同时提出了基于切换方法分析容错控制的新方法。该项目所形成的理论和方法为某型发动机动态参数优化律的设计提供了重要的理论支撑。成果得到了国内外专家学者的高度认可，论文被多国科学院或工程院院士和50多位IEEEFellow引用和正面评价，8篇代表性论文SCI总他引1187次，Google学术总他引2675次，ESI高被引论文5篇。第一完成人是国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授和国家万人计划领军人才。提名该项目为国家自然科学奖二等奖。二、项目简介切换系统理论是近年来国际控制领域的一个热点课题，其广泛应用于航空航天、计算机网络、化工生产等诸多领域。例如：被誉为现代工业“皇冠上的明珠”的航空发动机，由于多模态切换（启动、加减速、巡航等）及在多保护回路（温度、转速等）下工作的运行特性，因此对其控制的核心就是切换控制。在切换系统中，由于连续和离散信号的耦合以及切换不同步、系统具有非线性等因素的影响，使切换系统的控制和稳定性分析变得异常困难。因此，切换系统的分析与控制不但具有重要的科学价值而且具有广泛的实际应用意义，已成为近年来国际自动控制领域亟待解决的关键科学问题。项目从非线性切换系统稳定性、非线性切换时滞系统的稳定性与控制、基于切换系统方法的应用三方面开展研究，揭示了切换系统在不同切换信号下的稳定性理论规律，显示出切换系统控制器设计向实用化目标发展的重要指导价值。主要发现点为：1.非线性切换系统的稳定性与控制：建立了切换系统的无源性理论和L2增益理论；提出了模型依赖的平均驻留时间方法；建立了基于Backstepping技术的非线性切换系统控制器的构造性设计理论，拓展了Backstepping技术。2.非线性切换时滞系统的稳定性与控制：正式提出“切换时滞系统”的理论模型，建立了基于驻留时间以及基于状态空间切换策略使切换时滞系统稳定的切换信号及控制器的构造方法；揭示了时滞现象与切换信号之间的作用规律。3.基于切换系统方法的应用研究：引入大时滞序列频率和大时滞序列比率的概念，提出了基于切换方法的大时滞系统分析方法；建立了基于切换方法分析容错控制的新方法。8篇代表性论文中有7篇发表在国际控制领域顶级期刊IEEETransactionsonAuromaticControl和Automatica上（均为非综述论文）。8篇代表作SCI他引1187次，Google学术他引2675次，ESI高被引论文5篇，SCI他引超100次论文6篇，单篇SCI他引最高306次，入选Automatica“最高引用论文奖”1篇，入选Automatica“MostCitedAutomaticaArticles2011-2015”2篇。成果得到了澳大利亚两院院士HillJ.David、瑞典皇家工程科学院院士KarlHenrikJohansson、韩国科学技术院院士JuH.Park、波兰科学院院士T.Kaczorek、巴西科学院院士JoséC.Geromel、欧洲科学院院士JürgenKurths等院士以及50多位IEEEFellow等知名学者的正面评价。第一完成人获教育部长江学者称号，是国家杰出青年基金获得者。项目完成人中1人获国家杰出青年基金,1人获国家优秀青年基金，1人获Elsevier高被引学者称号。三、客观评价本项目8片代表作有7篇发表在国际控制领域两大顶级期刊IEEETransactionsonAuromaticControl和Automatica。8篇代表作SCI他引1187次，Google学术他引2675次，ESI高被引论文5篇，SCI他引超100次论文6篇，单篇SCI他引最高306次。引用者包括中国、德国、澳大利亚、波兰、巴西、韩国等国家科学院院士或工程院院士和50多位IEEEFellow，部分评价如下。1．针对科学发现点1的主要评价（1）IEEEFellow、控制领域国际顶级期刊Automatica主编、美国加州大学圣巴巴拉分校教授AndrewR.Teel在Automatica,49,pp.2384-2396,2013中对我们在切换系统稳定性和L2增益方面的研究给予了充分肯定：对一些特殊类型的混杂系统进行了研究，尤其是切换系统的L2稳定性，“However,specialclassesofhybridsystemswereconsideredintheliterature;inparticular,L2stabilityofswitchedsystemswasconsideredin...ZhaoandHill(2008)”。（注：ZhaoandHill(2008)即为代表性论文5）。（2）IEEEFellow、IETFellow、IET-CTA主编、JFranklinInst主编、控制领域国际顶级期刊Automatica副编、香港大学首席教授JamesLam在Automatica,2015,61:218-226中正面评价代表性论文7：提出了新颖的模态依赖平均驻留时间切换信号，放宽了传统平均驻留时间切换的一些限制(“AnovelnotionofmodedependentaveragedwelltimeisproposedinsproposedinZhao,Zhang,Shi,andLiu(2012),whichrelaxestherestrictionsofaveragedwelltime.”,其中文献Zhao,Zhang,Shi,andLiu(2012)为本项目的代表性论文7)。（3）IEEEFellow、IEEECIS协会杰出青年成就奖得主、控制领域国际顶级期刊IEEETNNLS主编、美国罗德岛大学首席教授HaiboHe正面评价代表性论文7：提出的MDADT切换技术，其相比于ADT技术具有更好的应用性及较少的限制性，在切换复杂网络的全局指数同步研究中，MDADT切换策略的应用使其在实际应用中具有更好的可行性及应用性(“…Zhaoetal.in[50]putforwardmode-dependentaveragedwelltime(MDADT)technique,whichismoreapplicableandlessrestrictivecomparedtoADTtechnique.…theMDADTapproachisappliedtoinvestigategloballyexponentialsynchronizationforswitchedcomplexnetworks,whichismorefeasibleandapplicableinpractice.”，摘自NonlinearDynamics,2016,83(3):1757-1771,其中文献[50]为本项目的代表性论文7)。2．针对科学发现点2的主要评价：（1）韩国科学技术院院士、韩国岭南大学电气工程系主任JuH.Park教授在InternationalJournalofControl,AutomationandSystems,2015,13(3):611-619中基于代表作1的成果定义了一种分段李亚普诺夫泛函，从而建立了系统一致性条件(“Accordingtotheworks[26,27],define…”,其中文献[26]为本项目的代表性论文1)。（2）巴西科学院院士、IEEE杰出学者、巴西金边大学JoséC.Geromel教授将代表性论文1作为研究切换时变时滞系统新方法的代表性成果(“…newresearchefforts…dealwithtime-varyingdelays.In[14]…consideringswitchingsignals…”,NonlinearAnalysis:HybridSystems,2016,22:43-54,其中文献[14]为本项目的代表性论文1)。（3）瑞典皇家工程科学院院士、IEEEFellow、IEEE杰出学者、IFAC网络系统技术委员会主席、控制领域国际顶级期刊IEEETAC及Automatica副编、瑞典皇家理工学