关于我校推荐2017年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）项目公示
各学院：
根据《教育部办公厅关于推荐2017年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）的通知》的要求，现在校内对我校推荐2017年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）项目进行公示，并征求异议。异议期为5天，请异议人在异议期内提交书面的异议材料及必要的证明材料至逸夫楼102室。
联 系 人：徐向平
联系电话：2113
附件：北京理工大学推荐2017年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）项目
科学技术研究院
二〇一七年五月八日
附件：北京理工大学推荐2017年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）项目
1、人车路系统安全行为形成机理与车载支持方法 申报自然奖
项目简介
随着机动化进程的迅速发展，交通系统安全已是人们普遍关注的社会问题和科学技术进步面临的重大课题。如何在人、车、路等要素耦合作用下解析交通系统安全行为的生成与演变机理，如何为智能网络互联的驾驶人提供可靠的控制策略和可信的车载支持方法，对深入系统地识别城市交通风险行为、构建智能车辆行驶本质安全和提高城市交通运行效能具有十分重要的意义。
本项目属于交通运输与安全工程领域，通过对人车路系统安全行为与车载支持理论的研究，揭示了交通参与者行为、车辆行驶性能和道路基础设施之间的内在容错性规律，在人车路系统微观行为分析与险态辨识、定量系统风险评价与安全控制策略、面向车载支持的人车安全交互理论等方面取得的主要创新性成果如下：
(1)对不同态势下人车系统微观行为的形成进行了定量化模型描述，研究了人车系统各要素间交互作用的特性，重点揭示了人车单元纵横向微观运动规律，提出险态交通行为特征参数分析方法，为确定车辆行驶安全需求控制和弱势交通参与者安全保障方法提供了技术基础。
(2)依据人车路系统不良行为征兆所蕴含信息来解析交通风险演化的动态过程，阐明了因不良事件引发的交通冲突生成规律及路网失效诱发的交通拥堵机理，提出人车路系统定量风险性评价和交通事故致因微观辨识方法，解决了信息遗失重建和客观辨识交通风险源的难题，提高了交通系统运行的有效性和可靠性。
(3)基于道路环境对交通行为形成的扰动分析，提出智能信息环境下数字驾驶概念与特征模式识别方法，重点构建了面向自适应巡航控制、行人安全辅助、视觉增强型抬头显示等多类车载支持技术的人车路系统安全交互行为分析方法与理论体系，对智能网络互联中交通安全技术发展起到了前瞻性的导向作用。
本项目共发表SCI论文42篇，出版中英文专著3部，其中《车辆人机交互安全与辅助驾驶》获得2012国家科学技术学术著作出版基金。10篇代表性论著中有4篇论文曾进入ESI前1%高被引论文，1篇论文进入ESI前0.1%高被引论文，获得2013年全球三项KSCE-Springer奖的最高奖-引文奖。第一完成人自2014至2016年连续三年入选Elsevier中国高被引学者。获得授权国家发明专利4项。作为发起人和会议主席成功主办了7届国际学术会议，完成国际特邀报告24场。项目研究成果产生了显著的社会效益和重要的国际影响力，开拓出基于智能车载支持的交通行为与安全研究方向，对提高智能网联汽车安全、减少交通事故和缓解交通拥堵具有重要的推动作用。
主要完成人及学术贡献：
排名1：王武宏，教授，北京理工大学机械与车辆学院，作为负责人，负责本项目总体理论体系建立与方法模型的研究，提出了研究总体思路和技术方案，负责项目分工协作和进度监督。对科学发现点（1）人车系统微观行为建模与险态辨识方法、（2）人车路系统定量风险评价与安全控制策略、（3）面向车载支持的数字驾驶特征识别与人车安全交互理论三方面均作出重要的学术贡献，重点体现在人车路微观行为特征、风险行为识别与人车安全交互模型等方面,参见代表性论著1-5，9，10。
排名2：毕路拯，副教授，北京理工大学机械与车辆学院，参与项目的设计与实施，主要负责本项目有关驾驶行为特性与人机交互的研究，对科学发现点（1）人车系统微观行为建模与险态辨识方法、（3）面向车载支持的数字驾驶特征识别与人车安全交互理论做出重要贡献，体现在驾驶认知行为分析、人车安全交互行为特性、以及车载支持理论等方面，参见代表性论著6-8。
排名3：蒋晓蓓，讲师，北京理工大学机械与车辆学院，参与项目的设计与实施，主要负责本项目有关交通行为模型构建的研究，对科学发现点（1）人车系统微观行为建模与险态辨识方法、（2）人车路系统定量风险评价与安全控制策略、（3）面向车载支持的数字驾驶特征识别与人车安全交互理论做出重要贡献，体现在交通安全分析、弱势道路使用者交通行为模型的建立、以及驾驶辅助方法构建等方面，参见代表性论著3-5。
排名4：谭华春，副教授，北京理工大学机械与车辆学院，对科学发现点（2）人车路系统定量风险评价与安全控制策略的微观人车路系统数据分析做出重要贡献，主要体现在交通数据修复与异常数据检测、交通事件风险分析等方面，参见代表性论著9。
排名5：郭宏伟，副教授，北京理工大学机械与车辆学院，参与本项目有关人车路系统行为模型的研究，对科学发现点（1）人车系统微观行为建模与险态辨识方法、（3）面向车载支持的数字驾驶特征识别与人车安全交互理论中的弱势交通参与者可靠性分析方法做出了贡献，重点体现在行人交通行为可靠性分析方法的建立等方面，参见代表性论著1，2，4。
排名6：张伟，研究生，北京理工大学机械与车辆学院，参加本项目有关驾驶行为分析、安全接近行为模型构建的研究，对科学发现点（1）人车系统微观行为建模与险态辨识方法中人车单元安全接近行为的微观建模与仿真做出了贡献，参见代表性论著1。
代表性论文专著目录：
[1].W.H. Wang, W. Zhang, H.W. Guo, H. Bubb, K. Ikeuchi. A safety-based approaching behavioural model with various driving characteristics, Transportation Research Part C, 2011, 19(6): 1202-1214（ESI高被引论文)
[2].W.H. Wang,Y. Mao, J. Jin, X. Wang, H.W. Guo, X.M. Ren, K. Ikeuchi. Driver’s various information process and multi-ruled decision-making mechanism: a fundamental of intelligent driving shaping model, Journal of Computational Intelligence Systems, 2011, 4(3): 297-305（ESI高被引论文)
[3].X.B. Jiang, W.H. Wang, K. Bengler. Intercultural Analyses of Time-to-Collision in Vehicle-Pedestrian Conflict on an Urban Midblock Crosswalk, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2015, 16 (2): 1048-1053（ESI高被引论文)
[4].H.W. Guo,W.H. Wang,W.W. Guo,X.B. Jiang.,H. Bubb. Reliability analysis of pedestrian safety crossing in urban traffic environment, Safety Science, 2012, 50(4): 968-973（ESI高被引论文及ESI热门论文）
[5].W.H. Wang, X.B. Jiang,S.C. Xia, Q. Cao. Incident tree model and incident tree analysis method for quantified risk assessment: an in-depth accident study in traffic operation, Safety Science, 2010, 48(10): 1248-1262
[6].Bi, Luzheng;Tsimhoni Omer; Liu, Yili. Using Image-Based Metrics to Model Pedestrian Detection Performance With Night-Vision System, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2009, 10 (1): 155-164
[7].Bi, Luzheng; Fan, Xin-an; Jie, Ke. Using a Head-up Display-Based Steady-State Visually Evoked Potential Brain-Computer Interface to Control a Simulated Vehicle, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2014, 15(3): 959-966
[8].L. Bi, O.Tsimhoni, Y. Liu. Using the Support Vector Regression Approach to Model Human Performance, IEEE Transactions on Systems Man and Cybernetics Part A-Systems and Humans, 2011, 41(3): 410-417
[9].H.C. Tan, G.Feng, J. Feng, W. Wang, Y.J. Zhang, F. Li. A tensor-based method for missing traffic data completion, Transportation Research Part C Emerging Technologies, 2013, 28(3):15-27
[10].王武宏. 车辆人机交互安全与辅助驾驶, 人民交通出版社, 2012（国家科学技术学术著作出版基金）
2、超材料波动力学与波调控机理研究 申报自然奖
项目简介
本项目探索新型材料的波动力学行为和设计方法，属固体力学和材料科学等的前沿交叉领域。
超材料（Metamaterial）是一类特殊的复合材料，通过对基本构元的精心设计，使其具有自然界材料很难具备的宏观属性。该类材料拓展了材料选择空间，为实现对波传播轨迹的调控奠定了基础。本项目以通过材料设计对波传播进行调控为目标，系统研究了复杂路径波传播控制的设计方法，及相应超材料设计原理，还研究了超材料在低频减振降噪、超分辨检测等领域的应用机理。主要成果包括：
（1）基于连续介质力学变形概念提出波控介质参数设计的新方法，该方法将波控介质参数设计转化为求解力学的变形场问题，可通过求解具有边值的拉普拉斯方程得到，彻底解决了复杂路径波传播控制的设计难题；进一步提出通过构造准共形变形场来优化波控介质参数的新思路，为复杂波控介质的工程实现提供了简单而有效的途径。
（2）揭示了弹性波超材料等效“负”参数的微观机制，发现动态等效负体积模量、负质量和负剪切模量分别源于基本构元单级、偶极和四极谐振引起的反常波动响应，为超材料创新构型设计提供了一般性指导准则；率先通过质量-弹簧系统实验揭示了负等效质量和零质量机理。
（3）提出了Drude型声波超材料并实验验证了其宽低频隔声特性，为解决轻薄材料阻隔低频声波这一工程难题提供了新思路；提出并实验验证了基于“零”质量效应的超分辨检测新机制，为小尺寸超分辨成像透镜设计提供了新思路。
上述研究形成了超材料波传播控制的功能-结构-材料一体化设计方法，相关工作的10篇代表性论文被SCI他引360余次，被中国、美国、德国、韩国等国内外科学/工程院院士、知名学者重点引用，产生了较大的国际学术影响。项目组成员应邀在“中国力学大会-2013”、“International Symposium on the Theory and Application of Artificial Periodic Structures (2013)”，第169 期双清论坛“超构材料中功能基元的设计、制备及新奇性能”作大会报告。作为主席举办了声波超材料国际会议（北京理工大学，2011），并将作为主席举办国际力学领域顶级专题研讨会“IUTAM Symposium Acoustic/elastic metamaterials, their design and applications”（北京理工大学，2018）。2016年应邀为“欧洲弹性波超材料暑期班”授课。
主要完成人及学术贡献：
排名1：胡更开，教授，北京理工大学宇航学院，作为负责人，提出了超材料波动力学理论和实验研究的总体方案，系统给出了超材料波传播控制的功能-结构-材料一体化设计方法。是代表作[2、4、5、6、10]的通讯作者，提出基于力学变形概念的波控参数设计新方法，彻底解决了复杂路径波传播控制难题；是代表作[1、3、9]的通讯作者，提出理论模型和实验方案系统揭示了超材料奇异属性的微观形成机理，建立了波控超材料构型设计的一般性准则；是代表作[7]的通讯作者，揭示了声学Drude频散特性的微观实现机理，为轻薄低频隔声材料设计提供了一种新的思路。
排名2：周萧明，副教授，北京理工大学宇航学院。是代表作[6、10]的第一作者，提出了实现长波透明隐身的“中性夹杂”思想，给出了复杂形状物体的长波透明设计方法；是代表作[3]的第一作者，提出了基于局部场平均的动态均质化理论，首次清晰地揭示了弹性波超材料奇异属性的形成机理；是代表作[7、8]的通讯作者，揭示了声学Drude频散特性的微观实现机理，为超材料在宽低频隔声和超分辨检测领域的应用提供了一种新的思路。
代表性论文专著目录：
Shanshan Yao, Xiaoming Zhou and Gengkai Hu, Experimental study on negative effective mass in a 1D mass-spring system, New Journal of Physics, 10, 043020, 2008.
Jin Hu, Xiaoming Zhou and Gengkai Hu, Design method for electromagnetic cloak with arbitrary shapes based on Laplace's equation, Optics Express, 17, 1308-1320, 2009.
Xiaoming Zhou and Gengkai Hu, Analytic model of elastic metamaterials with local resonances, Physical Review B, 79, 195109, 2009.
Zheng Chang, Xiaoming Zhou, Jin Hu, and Gengkai Hu, Design method for quasi-isotropic transformation materials based on inverse Laplace's equation with sliding boundaries, Optics Express, 18, 6089, 2010.
Jin Hu, Xiaoming Zhou and Gengkai Hu, Nonsingular two dimensional cloak of arbitrary shape, Applied Physics Letters, 95, 011107, 2009.
Xiaoming Zhou and Gengkai Hu, Design for electromagnetic wave transparency with metamaterials, Physical Review E, 74, 026607, 2006.
Shanshan Yao, Xiaoming Zhou and Gengkai Hu, Investigation of negative-mass behaviors occurring below a cut-off frequency, New Journal of Physics, 12, 103025, 2010.
Xiaoming Zhou and Gengkai Hu, Superlensing effect of an anisotropic metamaterial slab with near-zero dynamic mass, Applied Physics Letters, 98, 263510, 2011.
Xiaobing Cai, Rui Zhu, and Gengkai Hu, Experimental study for metamaterials based on dielectric resonators and wire frame, Metamaterials, 2, 220, 2008.
Xiaoming Zhou and Gengkai Hu, Acoustic wave transparency for a multilayered sphere with acoustic metamaterials, Physical Review E, 75, 046606, 2007.
3、图中因子存在性的新内容与新方法的研究 申报自然奖
项目简介
在我们的优势研究课题—哈密尔顿指数方面, 我们利用在之前的研究项目获得的哈密尔顿迭代线图的特征刻画基础上, 得到了确定一个图的哈密尔顿指数是NP-完全困难的结论, 这进一步说明了我们在这方面研究内容的重要性与困难性。
这方面我们得到了一些哈密尔顿指数的上,下确界, 而且也研究了与哈密尔顿指数相关的哈密尔顿连通指数, 2-因子指数, 偶因子指数的上确界及它们之间的一些关系; 我们也得到了超欧拉指数的稳定性的结论。同时我们也定义了新的闭包运算, 证明了偶因子在这个新的闭包运算下是稳定的结论, 并且将它应用在无爪图的哈密尔顿圈的存在性方面; 我们将生成欧拉子图的存在性研究推广为具有欧拉分支的偶因子存在性研究上, 得到了Catlin发明的收缩方法在具有界定分支个数的偶因子存在性研究上的有效应用,并且得到了一些基本结果, 相信它将在研究类似问题上会得到更多的应用; 在有界定度的连通偶因子研究方面,我们也获得了一些开创性的研究结果, 扩展了一些已知结果; 我们的研究内容也涉及到图的生成迹存在性问题; 在哈密尔顿圈存在性方面,我们也获得了一些研究成果:一方面我们利用新的条件---局部不连通的顶点满足它在一个有界定非奇异边导出圈的条件来研究无爪图的哈密尔顿圈的存在性,同时也用来研究无爪图2-因子的存在性。首次利用边在小圈上的条件来研究无爪图的2-因子存在性, 也得到了一些结果; 利用支健条件得到了使得线图有界定分支个数的2-因子存在性条件; 我们也给出了Thomassen猜想等价猜想我们得到这个猜想等价于对于任意的正整数k, 具有k单圈性质的4连通的图是哈密尔顿的; 我们给出了图的两个运算, 使得它的线图2-因子存在性在这两个运算下保持不变,并将这个应用于无爪图的2-因子存在性方面的研究, 得到了更加广泛的2-因子存在性条件; 我们考虑了著名的Chvátal-Erdös条件的弱化问题: 通过界定最大独立集合的个数弱化了Chvátal-Erdös条件(保证原来的结论依然成立）。
主要完成人及学术贡献：
排名1：熊黎明，教授，北京理工大学数学与统计学院，作为负责人，负责本项目总体理论体系建立与方法的研究，提出了研究总体思路和研究方法，负责项目分工协作和进度监督。对科学发现点（1）对图的哈密尔顿性和超欧拉性的研究；（2）对无爪图的偶因子的研究,参见代表性论文[1-10]。
排名2：孙良，教授，北京理工大学数学与统计学院，参与项目的理论研究，主要负责图的偶因子的研究，对科学发现点：对极值k-超欧拉图的研究，见代表性论文[2].
排名3：牛兆宏，博士生，北京理工大学数学与统计学院，参与项目的理论研究，主要负责图的偶因子的研究，对科学发现点（1）对极值k-超欧拉图的研究；（2）对无爪图的哈密尔顿性的研究；（3）对无爪图的2-因子的研究，参见代表性论文[2-4].
排名4：田润丽，博士生，北京理工大学数学与统计学院，参与项目的理论研究，主要负责图的偶因子的研究，对科学发现点（1）对无爪图的哈密尔顿性的研究；（2）对无爪图的2-因子的研究，参见代表性论文[3,4].
代表性论文目录：
[1].Liming Xiong, Induced hourglass and the equivalence between hamiltonicity and supereulerianity in claw-free graphs, Discrete Mathematics, 332(2014)15-22.
[2].Zhaohong Niu, Liang Sun, Liming Xiong, Hong-Jian Lai and Huiya Yan, On extremal k-supereulerian graphs, Discrete Mathematics, 314(2014) 50-60.
[3].Runli Tian, Liming Xiong and Zhaohong Niu, On Hamiltonicity of 3-connected claw-free graphs, Graphs and Combinatorics, 30(2014),
[4].Runli Tian, Liming Xiong and Zhaohong Niu, On 2-factors in claw-free graphs whose edges are in small cycles, Discrete Mathematics, 312(2012)3140-3145.
[5].Liming Xiong, 2-factors with the bounded number of components in line graphs, Applied Mathematics Letters, 24 (2011)731–734.
[6].Liming Xiong, Closure operation for even factors on claw-free graphs,Discrete Mathematics, 311(2011) 1714–1723.
[7].Zdenĕk Ryjáček, Gerhard J. Woeginger, Liming Xiong, Hamiltonian index is NP-complete, Discrete Applied Mathematics, 159(2011)246–250.
[8].Liming Xiong, Mei Lu, Longsheng Han，The structure of even factors in claw-free graphs, Discrete Mathematics 309(2009)2417–2423.
[9].Liming Xiong, Zdenek Ryjacek and H.J.Broesma, On stability of the Hamiltonian index under contractions and closures, J. Graph Theory, 49(2005)104-115.
[10].Liming Xiong, H.J. Broersma, Xueliang Li and Mingchu Li, The Hamiltonian index of a graph and its branch-bond, Discrete Mathematics, 285(2004)279-288
4、固体材料中贝里相位效应的第一性原理研究 申报自然奖
项目简介
理解材料中新奇量子现象和探索新物质态一直是凝聚态物理研究的主旋律，贝里相位在这些方面至关重要，它当前已成功地应用到铁电极化、反常输运、拓扑绝缘体和各种量子霍尔效应等物理现象。该项目组长期从事真实材料中的贝里相位效应研究，发展了反常输运物理量和拓扑不变量的第一性原理计算方法，并系统地应用于反常输运和拓扑物性的研究。他们定量地研究了反常霍尔效应中基于贝里相的内禀机制，指出了内禀机制的重要性，从而解决了该领域内长期悬而未决的科学难题，实质性地推动了反常霍尔效应研究的发展。国际上率先指出了量子自旋霍尔效应在纯石墨烯中不可能实现，并首次指出类石墨烯体系--‘硅烯’、‘锗烯’、‘锡烯’是二维拓扑绝缘体，提出了被相关文献称为“LYFE 模型”的理论模型。该项目组国际上还首次实现了无空间反演体系拓扑不变量Z2的第一性原理计算，并成功地预测了黄铜矿和Half-Heusler等三元化合物体系中存在大量三维拓扑绝缘体材料，部分已被实验所证实。该项目组在国际上始终处于固体材料中贝里相位效应研究的最前沿，做出多项开创性的工作，取得了有国际影响力的重要成果。10篇代表性论文SCI他引总计2090次，其中单篇最高SCI他引795次。
主要完成人及学术贡献：
排名1：姚裕贵，教授，北京理工大学物理学院，是整体学术思想的提出者，对项目整体规划、总体技术路线把握做出了贡献；发展了计算反常霍尔电导率的第一性原理方法，从而解决了领域内长期悬而未决的科学难题，实质性地推动了反常霍尔效应研究的发展；国际上首次指出类石墨烯体系--‘硅烯’、‘锗烯’、‘锡烯’是二维拓扑绝缘体，并提出了被相关文献称为“LYFE 模型”的理论模型；国际上首次实现了无空间反演体系Z2的第一性原理计算；对所有科学发现均做出了创造性贡献，是10篇代表性论文的通讯作者或第一作者。
排名2：方忠，研究员，中国科学院物理研究所，是项目的主要完成人之一；指出量子自旋霍尔效应在纯石墨烯中不可能实现；是代表性论文 2、6 的重要作者。
排名3：刘铖铖，副教授，北京理工大学物理学院；是项目的主要完成人之一；国际上首次指出类石墨烯体系--‘硅烯’、‘锗烯’、‘锡烯’是二维拓扑绝缘体，并提出了被相关文献称为“LYFE 模型”的理论模型；是代表性论文 3、4 、5的第一作者。
排名4：冯万祥，副教授，北京理工大学物理学院；是项目的主要完成人之一；国际上首次实现了无空间反演体系Z2的第一性原理计算；是代表性论文8、9、10的第一作者。
代表性论文专著目录：
1. Yugui Yao, Leonard Kleinman, A. H. MacDonald, Jairo Sinova, T. Jungwirth, Ding-sheng Wang, Enge Wang, and Qian Niu, First PrinciplesCalculationofAnomalous Hall Conductivity in Ferromagnetic bcc Fe, Phys. Rev. Lett. 92, 037204 (2004). (SCI他引 223 次)
2. Yugui Yao and Zhong Fang, SignChangesofIntrinsic Spin Hall Effect in Semiconductors and Simple Metals: First-PrinciplesCalculations, Phys. Rev. Lett. 95, 156601 (2005). (SCI他引 62 次)
3. Cheng-Cheng Liu, Wanxiang Feng andYugui Yao, Quantum Spin Hall Effect in SiliceneandTwo-Dimensional Germanium, Phys. Rev. Lett. 107, 076802 (2011). (SCI他引 795 次)
4. Cheng-Cheng Liu, Hua Jiang, andYugui Yao, Low-energyeffectiveHamiltonianinvolvingspin-orbit coupling in siliceneandtwo-dimensional germaniumandtin, Phys. Rev.B 84,195430 (2011). (SCI他引 391 次)
5. Feng Liu, Cheng-Cheng Liu, Kehui Wu, Fan Yang andYugui Yao, d+idChiralSuperconductivity in BilayerSilicene, Phys. Rev. Lett. 111, 066804 (2013). (SCI他引 35 次)
6. Yugui Yao, Fei Ye, Xiao-Liang Qi, Shou-Cheng Zhang, and Zhong Fang, Spin-orbit gapofgraphene: First-principlescalculations, Phys. Rev.B (Rapid Comm.) 75, 041401 (2007). (SCI他引 404 次)
7. Jin-Jian Zhou, Wanxiang Feng, Cheng-Cheng Liu, Shan Guan, andYugui Yao, Large-Gap Quantum Spin Hall Insulator in singlelayerbismuthmonobromide Bi4Br4, Nano Lett. 14, 4767 (2014). (SCI他引 46 次)
8. Wanxiang Feng, Jun Wen, Jinjian Zhou, Di Xiao, Yugui Yao, First-principlescalculationoftopologicalinvariants Z2 withinthe FP-LAPW formalism, Com. Phys. Comm. 183, 1849 (2012). (SCI他引 13 次)
9. Wanxiang Feng, Di Xiao, Ying Zhang, andYugui Yao, Half-Heuslertopologicalinsulators: A first-principlesstudywiththe Tran-Blaha modified Becke-Johnson densityfunctional, Phys. Rev. B 82, 235121 (2010). (SCI他引 76 次)
10. WanXiang Feng, Di Xiao, Jun Ding, andYugui Yao, Three-Dimensional TopologicalInsulators in I-III-VI2 and II-IV-V2 Chalcopyrite Semiconductors, Phys. Rev. Lett. 106, 016402 (2011). (SCI他引 45 次)
5、农户需求型农业技术推广改革及应用 申报进步奖
项目简介
在国家自然科学基金项目（79970064）的支持下，本项目发现我国政府农业技术推广体系存在着庞大的农技人员队伍未能做好农技服务工作；县乡两级体系脱节；推广职能行政化；激励机制失效；推广方法落后；推广效果低下；农技人员知识断层和老化严重；政府增加投资对促进农技人员下乡为农民服务的效果极其有限等问题。根据这些问题，本项目设计了“以满足农户的多样化技术需求为目标、以承诺制服务为主要内容的技术推广责任人制度”的改革方案，并在国家自然科学基金杰出青年基金项目（70325003）、国家自然科学基金面上项目（71173014）和加拿大国际开发署“中加小农户适应全球市场发展项目”（SFAGM4411）的支持下，分别在内蒙古武川县和四川彭州市开展了试点工作。此后，农业部又在本项目方案基础上，连续四年在全国94个县开展了试点，目前该项试点仍在继续。
本项目在理论上形成了满足农户多样化技术需求的推广服务机制；以技术服务“责任人”制度为主要内容的全新考核机制；对农户需求及突发事件反应敏感的技术服务快速反应机制；“责任人”的自我培训提高与农技人员自动淘汰机制等理论成果。并促进了多元化农技推广服务体系的发展。这些成果解决了世界各国目前公共推广体系试图就提供主要农产品服务而对公共农技体系进行的市场化改革所面临的困境。
本项目改革试点农技人员（技术“责任人”）所承担的技术推广任务平均是全国平均水平的2-3倍；2005-2007年，每位农技“责任人”平均为农民所创造的净增收益高达41.1万元，已成为试点村“新农村”建设的最有效措施之一。该试验执行期间及目前已经常态化的改革，农技推广“责任人”的工作得到了农民的高度认可。作为试点县之一的彭州市，除了扩大乡镇农技人员编制并在全市开展了本项改革外，已将农技“责任人”的日常技术服务作为震后重建的重要措施之一。
本项目所提交的政策咨询报告，有7份分别得到了胡锦涛、温家宝、回良玉和李源潮等时任党和国家领导人的重要批示，部分成果已被国家及多个省政府出台的相关文件采用。本项目发表了相关研究论文24篇论文，其中SCI/SSCI收录7篇，所提供的数据，实证研究方法和研究结论在国内外产生了广泛深刻的影响。
主要完成单位及创新推广贡献：
排名1：北京理工大学，对本项目的贡献1、成果主持单位，主持并完成了本项目的全部研究工作；2、全部三项发现与创新的主要设计与完成单位，包括：（1）我国农技推广体系的现状与存在问题：调查方案设计与调查，模型设计与建模，论文写作等；（2）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：方案设计与试点工作；（3）“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究。3、研究报告与论文写作。
排名2：中国科学院地理科学与资源研究所，对本项目的贡献1、参与并完成了本项目的全部研究工作；2、全部三项发现与创新的主要参与单位，包括：（1）我国农技推广体系的现状与存在问题：调查方案设计与调查，模型设计与建模，论文写作等；（2）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：方案设计与试点工作；（3）“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究。3、参与研究报告与论文写作。
排名3：全国农业技术推广服务中心，对本项目的贡献1、与第一完成单位共同主持并完成了本项目的全部研究工作；2、全部三项发现与创新的主要参与单位，包括：（1）我国农技推广体系的现状与存在问题：调查方案设计与调查，模型设计与建模，论文写作等；（2）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：方案设计与试点工作；（3）“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究。3、参与研究报告与论文写作。
排名4：国际食物政策研究所北京办事处，对本项目的贡献1、参与本项目的部分研究工作；2、两项发现与创新的主要参与单位，包括：（1）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：方案设计与试点工作；（2）“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究。3、参与研究报告与论文写作。
推广应用情况：
（1）本研究向国家领导人所提交的政策咨询报告，有5份分别得到了温家宝总理、回良玉副总理的批示，使研究成果得到相关政策部门的及时采用，产生了巨大的政策影响和社会效益；
（2）本研究的部分研究成果，被国务院2006年下发的《国务院关于深化改革，加强基层农业技术推广体系建设的意见》（国发[2006]30号）文件采纳。此文已成为国家新一轮基层农业技术推广部门改革的纲领性文件；
（3）农业部借鉴本项研究的阶段性成果，于2005年底在全国启动了基层农技推广运行机制创新试点项目，2005-2008年陆续安排了四批95个县（市、区、旗）开展农技推广运行机制创新试点工作，在全国产生了巨大的示范效果。
（4）四川、浙江、内蒙等省(自治区)政府下发的有关政府农技推广体系改革的文件，均部分采用了本项目的研究成果，成为其农技推广体系改革的具体政策。
（5）本项目试点县之一的彭州市，目前不仅全部采纳了本项目的方案进行农技推广体系的改革，同时扩大了乡镇农技推广部门的编制，使每位技术员负责三个行政村的技术工作，并将其作为震后重建的一项重要举措。
曾获科技奖励情况：
无
主要知识产权证明目录：
无
主要完成人及学术贡献：
排名1：胡瑞法，教授，北京理工大学管理与经济学院，作为负责人，1、主持并完成了本项目的全部研究工作；2、全部三项发现与创新的主要设计者与完成人，包括：（1）我国农技推广体系的现状与存在问题：调查方案设计与调查，模型设计与建模，论文写作等；（2）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：方案设计人与试点工作；（3）“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究；3、研究报告与论文写作。
排名2：黄季焜，教授，中国科学院地理科学与资源研究所，1、主持完成本项目的主要研究工作；2、全部三项发现与创新的主要设计者与完成人，包括：（1）我国农技推广体系的现状与存在问题：调查方案设计与调查，模型设计与建模，论文写作等；（2）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：方案设计人；（3）“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究；3、研究报告与论文写作。
排名3：张超，讲师，北京理工大学人文与社会科学学院，1、作为研究骨干参与组织了本项目的实地调查和政策试验研究工作；2、全部三项发现与创新的主要参与人，包括：（1）我国农技推广体系的现状与存在问题：参与调查方案设计，组织实地调查，数据分析和模型构建等；（2）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：组织当前政府农技体系机制下技术培训的农药减施效果政策试验；（3）“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究；3、研究报告与论文写作。
排名4：蔡金阳，讲师，北京理工大学管理与经济学院，1、作为研究骨干参与本项目的实地调查研究工作；2、全部三项发现与创新的主要参与人，包括：（1）我国农技推广体系的现状与存在问题：组织实地调查，数据分析和模型构建等；（2）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：参与当前政府农技体系机制下技术培训的农药减施效果政策试验；（3）“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究；3、研究报告与论文写作。
排名5：李立秋，高级农艺师，全国农业技术推广服务中心，1、与第一完成人共同主持并完成了本项目的全部研究工作；2、参与全部三项发现与创新的主要设计人与执行人，包括：（1）我国农技推广体系的现状与存在问题：调查方案设计与调查，调查工作的组织与安排，论文写作等；（2）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：方案设计人与试点协调；（3）“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究。3、研究报告与论文写作。
排名6：张林秀，研究员，中国科学院地理科学与资源研究所，1、参与完成本项目的全部研究工作；2、全部三项发现与创新的主要设计者之一，包括：（1）我国农技推广体系的现状与存在问题：调查方案设计与调查，模型设计与建模，论文写作等；（2）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：参与方案设计；（3）参与“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究。3、研究报告与论文写作。
排名7：陈志钢，高级研究员，国际食物政策研究所北京办事处，1、参与完成本项目的全部研究工作；2、两项发现与创新的主要设计者之一，包括：（1）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：参与方案设计；（2）参与“农户需求型”技术推广改革试点效果评价与相关理论研究。3、研究报告与论文写作。
排名8：孙艺夺，博士研究生，北京理工大学管理与经济学院，1.参与完成本项目的实地调查和政策试验工作；2、两项发现与创新的主要参与者，包括：（1）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：参与数据分析；（2）参与“农户需求型”技术推广改革试点效果评价研究。3、参与研究报告与论文写作。
排名9：孙生阳，博士研究生，北京理工大学管理与经济学院，1、参与完成本项目的实地调查和政策试验工作；2、两项发现与创新的主要参与者，包括：（1）“农户需求型”技术推广改革方案的设计与试点工作：参与数据分析；（2）参与“农户需求型”技术推广改革试点效果评价研究。3、参与研究报告与论文写作。
6、高比能量锂离子蓄电池关键技术及应用 申报进步奖
项目简介
锂离子电池是人类生活当中必不可少的能量储存装置，随着社会的发展，特别是纯电动汽车的快速发展，对于高比能量锂离子电池的需求日益增加。本项目针对制约高比能量锂离子蓄电池性能提升的关键技术问题开展创新攻关，突破了制约锂离子蓄电池比能量提升的关键技术难题，大幅提高了锂离子蓄电池能量密度及安全性，实现了锂离子蓄电池电源系统的轻量化,初步实现了产业化应用。
本项目属于新能源领域，通过开展高比容量正极材料研发、新型隔膜材料研制、电池成型工艺研究及新型智能电源管理器研制，开发了高比容量锂离子蓄电池单体及电池组。本成果预期可用于3C数码产品电源、电动工具电源、电动汽车动力电源、无人机电源等领域，具有良好的推广价值和应用前景。本项目取得了如下创新性成果：
（1）发明了一种锂离子蓄电池高比容正极材料LiNi0.8Co0.2O2的共沉淀制备方法，获得了具有高层状结构有序度的正极材料，解决了高镍层状氧化物热处理过程中Li元素的挥发和表面熔岩相形成的技术难题，显著提升了正极的比容量及循环寿命；
（2）发明了一种新体系电池隔膜制造方法，突破了隔膜材料的强度及耐受温度的极限，相比现有的PE及PP基隔膜，拉伸强度提升了近4倍，耐热温度提高了3倍；
（3）自主研发了高容量正极及超薄特种隔膜，研发的锂离子电池单体容量为60 Ah，比能量高达250 Wh/kg，蓄电池组能量密度达到210 Wh/kg；
（4）发明了一种基于MOSFET固态配电新技术及高度集成数据采集方法，实现了电源控制器的轻量化，提高了可靠性。
本项目研制的高比能量电源系统通过了锂离子蓄电池相关国家标准的考核。开发的高比能量锂离子蓄电池相关镍钴二元正极材料及相应极片制造技术已成功应用于江苏智航新能源有限公司，近三年销量超过1亿Wh，销售收入13554.58万元，新增利润2173.31万元。本项目共发表SCI论文32篇，申请了51项国家发明专利，已授权23项，综合技术达到国际先进水平，其中电池比能量达到国际领先水平。
主要完成单位及创新推广贡献
本项目由北京理工大学和哈尔滨工业大学共同合作完成。
北京理工大学，第一完成单位，主要负责高比能量锂离子关键材料及电池制造技术的研发，开展了镍钴二元材料的合成工艺及改性研究，优化了材料合成工艺参数，并对正极材料组分进行优化，对高性能正负极导电剂、粘结剂进行筛选及组分进行研究，在此基础上对高比能单体电池极片制备工艺、注液及化成技术进行了研究和优化，完成了单体电池及电池组的综合性能测试。在项目研发过程中，创新开发了高比容量镍钴二元正极材料的制备技术，原创发明了高安全性PBO隔膜及制造技术，突破了锂离子蓄电池及电池组的关键材料及技术瓶颈，完成了比能量250 Wh/kg的锂离子单体电池的研制。将本项目成果成功应用于江苏智航新能源有限公司。
哈尔滨工业大学，第二完成单位，发明了一种电源智能管理器的全新系统构架及配电技术，参与研制了单体容量60Ah、比能量达到250Wh/kg的高比能锂离子电池。
推广应用情况
本项目开发的高比能量锂离子蓄电池相关镍钴二元正极材料及相应极片制造技术已成功应用于江苏智航新能源有限公司。开发出一系列高比能量、长寿命电芯产品，近三年销量超过1亿Wh，销售收入13554.58万元，新增利润2173.31万元。本成果预期可用于3C数码产品电源、电动工具电源、电动汽车动力电源、无人机电源等领域，具有良好的推广价值和应用前景。
曾获科技奖励情况
无
主要知识产权证明目录
一种对苯撑并双噁唑多孔膜及其制备方法和应用，国家发明专利，ZL103746086B；
一种复合固态电解质薄膜、制备方法和应用，国家发明专利，ZL104167563B；
锂离子电池微/纳米CuO阵列电极的制备方法,国家发明专利，ZL102602978B;
锂离子电池纳米晶钛酸锂阳极材料的制备方法, ZL101826615B;
锂离子电池多级纳米孔道电极材料的制备方法,国家发明专利，ZL101820061B；
一种航天动力锂离子电池的温度控制装置，国家发明专利，ZL100595969；
一种实现电力系统数据自适应压缩的装置及方法，国家发明专利，ZL200910106679.1；
应用于数控系统中的节能装置及方法，国家发明专利，ZL200910106061.5；
电力系统周期性波形同步采样数据压缩系统及方法，国家发明专利，ZL200910105134.9；
带放电通路的隔离驱动电路及控制方法，国家发明专利，ZL200810067014.X；
多周期随机数字脉宽调制电路及方法，国家发明专利，ZL200810067016.9；
无光耦隔离的数字DC/DC反激变换器及控制方法，国家发明专利，ZL200810067015.4；
变换器及其控制方法，国家发明专利，ZL200910308489.8；
一种液压支架电液控制系统及其阀控装置、控制方法，国家发明专利，ZL200710143028.0；
一种基于磁致伸缩导波的横波检测装置及检测方法，国家发明专利，ZL201310354057.7；
一种恒流型大功率电子负载控制电路，国家发明专利，ZL201410339245.7；
红外广角通讯同步积分型采煤机定位系统及定位方法，国家发明专利，ZL200810066233.6；
电力录波采样延时检测系统及方法，国家发明专利，ZL200910105135.3；
基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测装置及方法，国家发明专利，ZL200910105136.8；
液压支架直线位移传感器检测装置及检测方法，国家发明专利，ZL200810065805.9；
太阳能发电系统及其控制方法，国家发明专利，ZL200910108196.5；
太阳能电池充电系统及控制方法，国家发明专利，ZL201010121656.0；
车载氢氧发生器辅助燃烧系统，国家发明专利，ZL201010121679.1。
主要完成人及学术贡献：
排名1：孙克宁，教授，北京理工大学化学与化工学院，作为负责人，负责本项目总体思路和技术方案，负责锂离子蓄电池研制。对第1、2、3、4科技创新有贡献，证明材料见授权专利证书1-6，技术评价证明1-6，应用证明，代表性论文。作为第一完成人，曾获国家科技进步二等奖1项，国家科技发明四等奖1项目，黑龙江省自然科学一等奖1项。
排名2：王振华，教授，北京理工大学化学与化工学院，参与项目的设计与实施，主要负责锂离子蓄电池关键材料及电芯研制的工作，对第1、2、3科技创新有贡献，证明材料见授权专利证书1、2，技术评价证明1-6，应用证明，代表性论文。
排名3：张东来，教授，哈尔滨工业大学深圳研究生院，参与项目的设计与实施，主要负责电源系统智能控制器的研制工作，对第4科技创新有贡献，证明材料见授权专利证书7-23，技术评价证明1，应用证明。
排名4：张乃庆，教授，哈尔滨工业大学基础与交叉科学研究院，参与项目的设计与实施，主要负责锂离子蓄电池组的研制，对第1、2科技创新有贡献，证明材料见授权专利证书3-6，技术评价证明1，应用证明。
排名5：孙旺，副教授，北京理工大学化学与化工学院，参与项目的设计与实施，主要负责锂离子蓄电池正极材料的研发工作，对第1、2科技创新有贡献，证明材料见技术评价证明1、4-6，应用证明。
排名6：赵光宇，副教授，哈尔滨工业大学基础与交叉科学研究院，主要负责锂离子电池负极材料的研制工作，对第1科技创新有贡献，证明材料见技术评价证明1，应用证明。
排名7：冯金生，副教授，北京理工大学化学与化工学院，主要负责高安全性隔膜及电解液的研发，对第1、3科技创新有贡献，证明材料技术评价证明1、3-6，应用证明。
排名8：乔金硕，实验师，北京理工大学化学与化工学院，主要负责锂离子蓄电池装配技术的研发工作，对第1科技创新有贡献，证明材料见技术评价证明1、3-6，应用证明。
排名9：樊铖，讲师，北京理工大学化学与化工学院，主要负责锂离子电池负极材料的研制工作，对第1科技创新有贡献，证明材料见技术评价证明1、6，应用证明。
排名10：翟雪，实验员，北京理工大学化学与化工学院，主要负责锂离子蓄电池正极材料的研发，对第1、2科技创新有贡献，证明材料见技术评价证明1、4-6。
7、复杂广义系统控制理论及应用 申报自然奖
项目简介
随着现代科技的飞速发展，控制系统的规模愈来愈大，结构愈来愈复杂，常常呈现为大系统或复杂巨系统。微分方程是一类大量存在并得以广泛研究和应用的数学模型，代数方程也是如此。但是，仅采用微分方程或代数方程描述大系统或复杂巨系统已经越来越困难了。广义系统是一类同时微分方程和代数方程的数学模型，非常适合于复杂系统的建模。自从上世纪七十年代，H. H. Rosenbrock 首先发现复杂电网络系统模型是广义系统以来，人们发现越来越多领域的问题要借助广义系统作模型，如大型化工系统、经济系统、人口模型、气象预测预报、控制理论、电力系统、电子网络及化学反应过程等。对于广义系统的理论研究引起了国内外学者的广泛关注，IEEE Fellow, IFAC Fellow，美国德州大学阿灵顿分校Frank L. Lewis教授早在1984年在国际权威期刊《Circuits, Systems and Signal Processing》上发表了题为“A survey of linear singular systems”的线性广义系统的综述文章。我国学者哈尔滨工业大学段广仁教授、中科院系统所张纪峰教授、南京理工大学徐胜元教授、东北大学张庆灵教授等人在广义系统分析与控制方面做出了重要的贡献。由于时滞在实际系统中的普遍存在，而且可能导致系统性能下降或者失稳，对于具有时滞的广义系统的研究很有意义也很有挑战。一类复杂系统的模型不仅含有微分方程和代数方程描述，而且系统的参数也可能存在随机跳变现象，这类系统称为随机跳变广义系统。实际中这类系统普遍存在，如子系统会发生故障、部分机构检修、子系统内部连接变化、非线性系统在近似的几个线性系统之间的切换等多种跳变情形的广义系统，因此对此类系统分析的难度与复杂性大大增加，再加上系统外部干扰信息具有不同特性，许多问题还有待解决。在许多广义系统的研究结果中，所给的条件无法直接得到解析解，也无法验证满足条件的解的存在性。最近不少学者，给出了含等式约束的条件，尽管在特定条件下可以验证并能够得到数值解，但这样的条件在实际计算时会带来数值计算问题，难于计算机求解，从而给控制器的设计带来困难。因而探索易于验证的系统稳定与可镇定的条件且易于实现控制器的设计方法，具有重要的理论意义和潜在的应用价值。特别是系统含有随机跳变参数时，如何得到易于验证的系统稳定与可镇定的条件及控制器的解析设计方法，更具有挑战性。
本成果得到了国家杰出青年自然科学基金、国家自然科学基金、973计划、教育部新世纪优秀人才计划、教育部博士点基金和北京市自然科学基金的支持，主要完成人包括3名教育部长江学者特聘教授，1名北京市优秀博士学位论文获得者。项目组针对广义复杂系统中可容许性分析、参数跳变、滤波、故障检测及优化控制问题，取得了创造性、前瞻性的研究成果。10 篇代表作 SCI 他人引用342次，其中1篇代表作入选ESI高被引论文，单篇最高SCI他引139次。同时成果得到了国内外同行专家和学者的高度评价，在该领域产生了较大影响。
主要完成人及学术贡献：
排名1：夏元清，教授，北京理工大学自动化学院，作为负责人，负责本项目总体理论体系建立与方法的研究。对本成果的主要学术贡献：针对复杂广义系统中存在的问题，开展了系统、深入的研究并取得了一些具有影响力的研究成果，发现了奇异矩阵的正交补矩阵与系统可容许性的密切联系，建立了离散时间确定性广义系统可容许性与可镇定性的充分必要条件和基于严格矩阵不等式的有界实引理充分必要条件；发现了奇异矩阵E的左零空间和右零空间基底在可容许性等价条件中的重要作用。提出了随机跳变广义系统可镇定的充分必要条件，给出了状态反馈控制器的解析设计方法。代表作[1,3,5]的第一作者，代表作[2]的通讯作者，代表作[4,6-10]的主要作者。
排名2：张金会，长聘副教授，北京理工大学自动化学院。对本成果的主要学术贡献：针对随机跳变广义系统的干扰抑制问题，提出了基于严格矩阵不等式的干扰抑制性能分析新方法，给出了状态反馈和静态输出反馈H∞控制器的解析形式存在条件，解决了随机广义系统静态输出反馈控制设计的NP难题；提出了改善网络化系统的控制性能的网络预测补偿控制方案，利用广义系统理论结果不仅给出了网络化输出反馈控制器的存在充分必要条件，而且得到了控制器参数的解释表达式，实现了对滞后输入的有效主动补偿和高精度控制。代表作[4,6,7]的第一作者，代表作[1]的主要作者。
排名3：王美玲，教授，北京理工大学自动化学院。对本成果的主要学术贡献：针对含有干扰和传感器故障的离散时间随机跳变系统，提出了基于广义系统故障检测观测器设计方法，给出了误差系统随机稳定的判别条件，建立了故障检测观测器增益的解析设计方法，实现对量测噪声的强鲁棒性和对故障的高灵敏度，解决了存在量测噪声情况下的故障的灵敏度低的难题。代表作[10]的主要作者。
排名4：朱晓丹，讲师，鲁东大学。对本成果的主要学术贡献：基于广义系统方法，建立了含有量测噪声的离散时间系统的故障检测方案，所设计的故障检测器同时具有故障检测与干扰抑制性能；针对离散时间非线性系统，建立了基于广义系统的模糊故障检测方法，分析了残差系统的可容许性与存在条件，实现了状态和扰动的同时估计；针对离散时间随机跳变系统，设计广义故障检测观测器，建立了扰动环境下的故障敏感度的理论分析结果。
代表性论文专著目录：
[1]. 夏元清、El-KebirBoukas、石碰、张金会, Stability and Stabilization of Continuous-Time Singular Hybrid Systems, Automatica, Vol. 45,No.6, pp.1504-1509, 2009.（ESI高被引论文)
[2]. 张高民、夏元清、石碰, New Bounded Real Lemma for Discrete-Time Singular Systems, Automatica, Vol.44, No.3, pp.886-890,2008.
[3]. 夏元清、石碰、刘国平、D. Rees, Robust Mixed H2/ H∞ State Feedback Control for Continuous-time Descriptor Systems with Parametric Uncertainties, Circuits, Systems and Signal Processing, Vol. 24, No.4,
pp.431-443, 2005.
[4]. 张金会、夏元清、El-Kebir Boukas, New Approach to H∞ Control for Markovian Jump Singular Systems, IET Control Theory and Applications, Vol.4, No.11, pp.2273-228, 2010.
[5]. 夏元清、李丽、Magdi S. Mahmoud、杨洪玖, H∞ Filtering for Nonlinear Singular Markovian Jumping Systems with Interval Time-varying Delays, International Journal of Systems Science, Vol.43, No.2, pp.272-284 2012.
[6]. 张金会、林参、夏元清, Output feedback delay compensation control for networked control systems with random delays, Information Sciences, Vol.265, No.5, pp.154-166, 2014.
[7]. 张金会、石碰、夏元清, Fuzzy Delay Compensation Control for T-S Fuzzy Systems Over Network, IEEE Transactions on Cybernetics, Vol.43, No.1, pp.259-268, 2013.
[8]. 朱晓丹、夏元清, H∞ Descriptor Fault Detection Filter Design for T-S Fuzzy Discrete-Time Systems, Journal of the Franklin Institute, Vol.351, No.12, pp.5358-5375, 2014.
[9]. 朱晓丹、夏元清、马飒飒、付梦印, Actuator Fault Detection Filter Design for Discrete-time Systems with a Descriptor System Method, Neurocomputing, Vol.142, No.1, pp.318-325, 2014.
[10]. 朱晓丹、夏元清、王美玲、马飒飒, H∞ Fault Detection for Discrete-time Hybrid Systems via a Descriptor System Method, Circuits, Systems and Signal Processing, Vol.33, No.9, pp.2807-2826, 2014.
8、多不确定性离散时间系统新型自适应估计、滤波与控制的理论与应用 申报自然奖
项目简介
项目以“适应·认知·学习”为中心，以无人系统和机器人为主要研究背景，在自适应估计、滤波与控制的理论及应用方面进行了一系列具有原始性、新颖性、实用性的研究。针对多类具有较大不确定性的系统，提出了有限模型自适应估计与控制、半参数自适应估计与控制、输出反馈预测自适应控制、一步（多步）猜测自适应控制、多智能体分散自适应滤波、多智能体分散自适应控制等新的自适应估计、滤波与控制方法，相关思想应用于单个及多个运动体的导航、定位、跟踪以及机械臂运动控制等问题。
项目的主要成果总结如下：
（1）半参数自适应估计与控制：针对“系统同时存在很大的参数不确定性与非参数不确定性时，有没有可能以及如何同时对付这两种不确定性？”这一问题，项目提出了新的理论框架，基于“信息浓缩”思想设计了全新算法，给出不确定性度量的临界值。算法有较多潜在应用，如室内定位、目标跟踪、机械臂控制。
（2）有限模型自适应估计与控制：针对“系统有很大的结构不确定性（但本质上可用有限个非线性函数刻划）时，如何设计自适应滤波算法实现状态估计、如何设计自适应控制算法保证系统稳定？”这一科学问题，项目提出了新的理论框架，仅假设系统的结构不确定性本质上可由一个已知的有限函数集（即模型集）来代表，而模型本身没有任何特殊的限制，针对这些算法分别在较弱的条件下证明了闭环系统的稳定性，仿真实验证明了所提方法的有效性。
（3）大范围不确定性下的自适应滤波：针对 “系统存在大范围不确定性（比如过程噪声或量测噪声完全未知、系统矩阵大范围未知等）如何设计具有自适应学习能力且有较好滤波效果甚至渐近最优的滤波器？”这一科学问题，基于序贯方差估计思想设计了序贯方差估计自适应卡尔曼滤波算法、基于有限模型切换思想设计了能够对付系统矩阵大范围不确定性的有限模型滤波算法，并给出严格理论分析。
（4）多智能体分散自适应滤波与控制：针对“多个子系统间存在耦合不确定性时反馈机制的能力极限如何体现？如何设计分散式的自适应估计器或控制器来同时对付个体内参数结构不确定性及个体间局部耦合不确定性？”此类科学问题，项目提出了新的理论框架，提出了随机同步等概念，对于几种不同的局部跟踪目标，在关于噪声和通讯限制的较弱条件下，对系统的闭环稳定性给出了严格理论分析，揭示了“局部个体可通过自适应学习，在追求个体目标实现的同时使整个系统的全局目标得以实现”。
本项目发表SCI/EI检索论文70余篇，其中多篇发表于Automatica、SIAM杂志、IEEE汇刊、System Control Letters等自动控制领域的顶级期刊或知名期刊。研究成果得到郭雷院士、柴天佑院士、张纪峰研究员、Alessandro Astolfi教授、Alessandro Salvini教授、Frank L. Lewis教授、James Lam教授、葛树志教授、许建新教授、Tong Heng Lee教授、王子栋教授、侯忠生教授、曹进德教授等国内外同行专家的肯定与引用，施引文献来自于Automatica、IEEE Transactions on Automatic Control、SIAM Journal on Control and Optimization、Systems & Control Letters等顶级期刊和自动控制领域的知名期刊及学术会议。此外，出版英文章节3部，撰写《中国学科发展战略：控制科学》自适应控制部分“自适应控制：过去、现在与未来”。授权国家发明专利1项。多次获得知名期刊和学术会议的最佳论文奖。荣获教育部霍英东教育基金会高等院校青年教师奖、教育部新世纪优秀人才及北京市优秀人才的支持。获多项国家自然科学基金及含欧盟玛丽居里基金在内的国际合作项目支持。
主要完成人及学术贡献：
排名1：马宏宾，教授，北京理工大学自动化学院，项目负责人。马宏宾负责本项目总体理论体系建立与方法模型的研究，提出了研究总体思路和技术方案。以 “适应·认知·学习”为中心，以无人系统和机器人为主要研究背景，针对导航制导与控制领域涉及的若干基本科学问题，在自适应估计、滤波与控制的理论及应用方面进行了一系列具有原始性、新颖性、针对性的研究。针对多类具有较大不确定性的系统，提出了有限模型自适应控制、半参数自适应控制、输出反馈预测自适应控制、一步（多步）猜测自适应控制、多智能体分散自适应控制、多智能体分散自适应滤波等新的自适应估计与控制方法，有效对付了参数不确定性、非参数不确定性、噪声方差不确定性、智能体间耦合不确定性等各种不确定性，相关思想应用于单个及多个运动体的导航、定位、跟踪以及机械臂运动控制、人与机器人的人机交互与协作等问题。参看文献[1-9]。
排名2：杨辰光，教授，华南理工大学，作为项目主要参与人。杨辰光一直从事离散时间非线性系统的自适应控制、神经网络控制以及机器人领域的研究，是本项目中输出反馈预测自适应控制、一步（多步）猜测自适应控制、多智能体分散自适应控制、大范围不确定性下自适应滤波、多智能体分散自适应滤波等方面成果的重要完成人，在本项目中基于最近邻估计对一类周期性非线性NARMA系统提出了自适应预测控制的思想，对一类过程噪声与观测噪声统计特性未知的系统的自适应滤波算法的数学证明给出了改进，并把本项目所提的一些自适应算法应用到机器人背景，开展了机械臂运动控制、人机交互与协作等方面的研究。参看文献[4,7-10]。
代表性论文专著目录：
H. B. Ma. Finite-model adaptive control using WLS-like algorithm, Automatica, 2007, 43(3): 677-684.
H. B. Ma. Finite-model adaptive control using LS-like algorithm，International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, 2007, 21(5):391-414.
H. B. Ma. Decentralized Adaptive Synchronization of A Stochastic Discrete-time Multi-agent Dynamic Model, SIAM Journal on Control and Optimization，2009, 48(2)，859-880.
H. B. Ma, Y. Lv, C. G. Yang*, M. Y. Fu. Decentralized Adaptive Filtering for Multi-agent Systems with Uncertain Couplings, Acta Automatica Sinica, 2014, 1(1), 94−105.
W. D. Wang, H. B. Ma*, Y. Q. Wang. Performance Analysis Based on Least Squares and Extended Kalman Filter for Localization of Static Target in Wireless Sensor Networks, Ad Hoc Networks, 2015, Part A, 25(2):1-15.
B. Feng, M. Y. Fu, H. B. Ma*, Y. Q. Xia. Kalman Filter with Recursive Covariance Estimation -- Sequentially Estimating Process Noise Covariance, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2014, 61(11):6253-6263.
B. Feng, H. B. Ma*, M. Y. Fu, C. G. Yang. A New Real-Time State Estimator without Noise Covariance Matrices Knowledge, IET Control Theory and Applications, 2015, 9(9): 1422-1432.
A. Smith, C. G. Yang*, H. B. Ma*, P. Culverhouse, A. Cangelosi, E. Burdet. Novel Hybrid Adaptive Controller for Bimanual Manipulation of Dynamic Loads, PLoS One, 2015, 10(6):e0129281.
C. G. Yang, H. B. Ma*, M. Y. Fu. Adaptive Predictive Control of Periodic NARMA Systems Using Nearest-Neighbor Compensation, IET Control Theory and Applications, 2013, 7:1-16.
C. G. Yang, G. Ganesh, S. Haddadin. Human-Like Adaptation of Force and Impedance in Stable and Unstable Interactions, IEEE Transactions on Robotics, 2011, 27(5): 918-930. （最佳论文奖）