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欢迎阅读IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2026年issue2推送（第3期/共18期）。本期推送共包含10篇研究论文，内容聚焦于先进控制理论与电力电子技术在工业应用中的前沿进展，主要研究领域涵盖：智能优化、输入整形、集群无人机规划、分布式控制、数据驱动建模、线性变参数MPC、Si/SiC混合开关优化 与 多相电机驱动 等方向。本期研究成果在提高系统鲁棒性、降低能耗与提升工程可部署性方面具有重要意义，可直接服务于精密制造、无人系统、智能电网与电力电子器件的工程化应用。
本期目录
📖 第1篇：面向振动控制的智能优化残差负幅值整形方案
📖 第2篇：面向复杂约束与扰动下集群无人机的曲线虚拟管道规划与分布式控制
📖 第3篇：面向未知非线性系统的数据驱动线性变参数模型预测控制
📖 第4篇：实现低电流应力与低损耗的Si/SiC混合开关驱动电压设计方法
📖 第5篇：采用混合四象限开关配置的变极相感应电机驱动系统设计
📖 第6篇：孤岛微电网多母线电压调节与自适应无功功率共享的分布式控制
📖 第7篇：面向高效多机器人协作的动态任务优先级覆盖规划
📖 第8篇：用于同步磁阻电机无传感器控制的混合d轴高频信号注入技术
📖 第9篇：构网型逆变器对继电保护的影响：一种限流控制设计的视角
📖 第10篇：应对网络诱导延迟的多区域互联电力系统脉冲负荷频率控制
📖 第1篇
📌 面向振动控制的智能优化残差负幅值整形方案
An Intelligent Optimization-Based Residual Negative Magnitude Shaping Scheme for Vibration Control
作者：Weiyi Yang，Shuai Li，Xin Luo
本文面向精密制造与柔性欠驱动系统中的残余振动抑制问题，明确指出传统输入整形在存在建模误差与时间延迟时性能下降的局限。为此，作者提出了一个包含估计与优化两条主线的系统框架：首先用差分进化算法进行基于数据的系统误差估计（输入为实验响应序列，输出为模型残差），随后基于残差信息设计基于粒子群优化的鲁棒残差负幅值整形器，其目标是在保证轨迹性能的同时最小化整形导致的延迟并补偿多模态耦合效应。整体信息流为：测量-->残差估计-->整形器参数优化-->在线施加整形控制，强调了“估计-补偿-优化”的闭环协同。
在实现细节上，论文首先描述了残差估计的离线/在线切换策略及数据预处理流程，采用滑窗滤波和谱分析去噪以得到稳定的误差特征。整形器设计以最小化峰值残振与延迟为目标，优化问题包含约束（如最大允许延迟、幅值边界）并使用粒子群在参数空间搜索全局最优。关键实现点包括：对差分进化与粒子群的种群规模、收敛判据、以及参数边界的经验设定（种群规模=50、最大迭代=200），以及整形滤波器的平滑正则化项（二范数正则化）以保障鲁棒性和在线计算负担可控。
论文在多组真实工况数据集上进行了充分实验：建立了包含八类真实系统响应的公开数据集（八个真实数据集），并与传统输入整形与若干先进优化方法对比。关键指标显示：在多个工况下，本方法将最大残余振动至少降低9.26%，典型工况下峰值残振从0.135g降至0.122g（峰值改善约9.6%），整形引入的平均延迟低于现有方法的20%。文章还给出算法复杂度分析与在线部署建议（如参数更新频率建议为每100次动作周期更新一次），并讨论了方法在不同模态耦合度下的适应范围与工程化注意事项（如鲁棒阈值设定与器件带宽限制）。总体结论：该框架在减振效果、鲁棒性与工程可部署性方面具备显著优势。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11216416
📖 第2篇
📌 面向复杂约束与扰动下集群无人机的曲线虚拟管道规划与分布式控制
Curve Virtual Tube Planning and Distributed Control for Swarm UAVs With Complex Constraints and Disturbances
作者：Mengshun Yuan，Mou Chen，Mihai Lungu，Tongle Zhou
针对大规模无人机集群在复杂环境下的安全通行与协同问题，本文提出了一套“先规划后局部分布式控制”的完整方案。规划端采用基于环境的符号距离场（SDF）建立场景表示，并在此基础上以增强型RRT*进行基准路径搜索，路径成本中加入了障碍物距离惩罚以保证安全裕度；随后通过最小加加速度曲线拟合生成连续、平滑的曲线虚拟管道，管道由基准曲线与横截半径曲线联合定义，用于为每架无人机生成可行的飞行走廊。整体框架将路径规划与约束（速度、加速度、间距、安全半径）作为输入，输出为每架飞机的引导曲线与管道半径随弧长的分布。
控制端提出一种分布式增强向量场控制器，分为外环位置引导与内环速度跟踪两部分。外环基于向量场生成引导曲线，并集成碰撞避免、边界约束与集群凝聚力项以维持队形与安全间距；内环采用基于学习的自适应控制，结合序列-并行估计模型（SPEM）与学习型扰动观测器（LDO）来估计并补偿风扰动与模型不确定性。关键实现要点包括：向量场耦合项的权重调节策略、控制律的鲁棒死区设计以及通信延迟下的容错跟随法（如基于局部预测的补偿），文中将外环控制频率设定为5 Hz、内环控制频率为100 Hz以平衡计算与响应。
作者在仿真与实物平台上验证了方法性能：在多场景测试中（狭窄通道、障碍群、外扰突变），管道规划保证了管道与障碍物最小距离≥0.6 m；集群在管道内的平均碰撞率降至0%；使用SPEM+LDO后单机位置误差由均值0.45 m降为0.12 m（显著提升），整体通过时间较传统集中式路径分配方法减少约12%。此外，方案展示了良好的可扩展性：在仿真中从10架扩展到100架时，单次规划与控制信息量的增长接近线性，且分布式控制在通信丢包率10%时仍能维持队形稳定。工程结论：此类曲线虚拟管道结合分布式控制在巡检、搜救等场景中具备高鲁棒性与实用性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11200166
📖 第3篇
📌 面向未知非线性系统的数据驱动线性变参数模型预测控制
Data-Driven Linear Parameter-Varying Model Predictive Control for Unknown Nonlinear Systems
作者：Dongdong Zhao，Mingjie Li，Jinhua She，Shi Yan
本文针对复杂的未知非线性系统提出了一种数据驱动线性变参数（LPV）建模与基于该模型的轻量级MPC控制框架。核心思路是不依赖先验模型，通过从输入—输出历史数据中自动识别系统的调度变量，将非线性时变系统近似为依赖这些调度变量的线性模型族。框架包含两部分：一是基于稀疏回归的调度变量选取与模型识别模块；二是将识别得到的LPV模型嵌入到MPC优化器中，输出受输入约束的实时控制量。该路线在理论上解决了调度变量未知时建模困难与控制实时性之间的矛盾。
实现上，论文详细描述了数据收集、特征构造与稀疏化回归的步骤：使用滑动窗口构建候选特征矩阵，采用LASSO或稀疏贝叶斯回归进行特征选择以得到低维调度变量集合；随后在LPV模型中增加了基于残差的在线误差补偿机制以提升鲁棒性。MPC求解采用局部线性化与二次规划求解器（QP），并限制预测步长与调度变量维数以保证求解时间＜10 ms（适配UR5e机械臂等实时任务）。关键超参数包括：候选特征最大维度=200、LASSO正则化系数λ=0.01、MPC预测步长=10。
实验验证包含数值仿真与实机UR5e机械臂轨迹跟踪。与代表性基线相比，本文方法在建模精度与控制表现上均有提升：在噪声水平σ=0.01的条件下，模型预测误差RMSE从0.023降至0.012（RMSE=0.012），轨迹跟踪最大超差从6.2 mm降至2.8 mm（误差改善约55%）；在线控制求解平均时延保持在8 ms以内，满足实时性要求。文章通过消融研究展示了稀疏回归与误差补偿对提升鲁棒性的贡献，结论指出该数据驱动LPV-MPC方法在工业机器人与智能制造场景中具有较强的工程适应性与推广价值（适用于模型难以先验获取的工业系统）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11201926
📖 第4篇
📌 实现低电流应力与低损耗的Si/SiC混合开关驱动电压设计方法
Design Method of Driving Voltage for Si/SiC Hybrid Switch to Achieve Low Current Stress and Low Loss
作者：Dan Bai，Liu Long，Fan Xiao，Chunming Tu，Qi Guo
本文针对并联Si IGBT与SiC MOSFET形成的Si/SiC混合开关（HyS）提出系统化的驱动电压设计方法，目标是同时实现低电流应力与低开关损耗。作者将全工作范围基于器件安全电流分为三个区间，并在每个区间中通过解析优化推导出正、负向驱动电压的最优取值。该方法摒弃经验式选取，通过理论建模得到可证明的最优设计准则，明确了开通/关断阶段电流对驱动电压的敏感关系。
在实现与分析方面，文章建立了包含MOSFET/IGBT动态特性与耦合影响的数学模型，明确指出：开通过程中峰值开通电流与本器件正向驱动电压正相关，而与另一器件正向电压负相关；关断时IGBT峰值关断电流与其本身负向驱动电压幅值负相关。基于这些关系，作者构建了分段解析解并对驱动电压进行约束优化。关键实现参数包括驱动电压步进分辨率、器件门极电阻以及保护缓冲电路的能量吸收能力。
实验验证在多种负载与开关频率下开展，结果显示相较于两种传统策略，本方法将开通损耗最高降低75.5%、导通损耗降低25%、关断损耗降低32.4%。更重要的是，在整个工作范围内，MOSFET与IGBT的过流比均≤1，彻底消除了过电流风险。工程结论强调：通过模型化与分区最优设计，可在显著降低损耗的同时保障器件可靠性，为高效电力电子系统提供了可推广的驱动电压设计规程。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11205969
📖 第5篇
📌 采用混合四象限开关配置的变极相感应电机驱动系统设计
Design of Variable Pole Phase Induction Motor Drive With Hybrid Four Quadrant Switch Configuration
作者：Monika Jain，B. Prathap Reddy
本文面向变极相感应电机（VPIM）驱动系统，提出了一种基于混合四象限开关（HFQS）的九相逆变器设计，兼顾拓扑简化与动态切换可靠性。研究首先阐述了变极相操作对逆变器拓扑、直流母线与中性点隔离的影响，随后提出仅用一个可控开关与六个二极管的HFQS设计，并配套缓冲保护电路以抑制切换浪涌，从而在器件数量与成本上实现显著优化。
控制与性能评估方面，文章采用基于载波的3-φ SVPWM在低极数模式下提高直流母线利用率，并在高极数模式下使用载波移相PWM以降低转矩脉动。关键设计指标包括直流母线利用率提升15.4%、切换器件选择与散热分析、以及切换/导通损耗的完整计算方法。研究对HFQS与传统双向开关方案在器件数量、可靠性与动态响应方面做了定量比较。
通过ANSYS Maxwell二维有限元、电路仿真（Simplorer）以及5马力原型实测，结果表明：在4极9相模式下系统效率达90%，在12极3相模式下效率为71%，整个逆变器效率约为98.3%。在12极3相下，采用载波移相SVPWM使转矩脉动相比传统两电平方案降低约11%。结论指出，该HFQS设计在实现多极切换功能的同时显著降低了复杂度与成本，是一种可行的工程化路径。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11218267
📖 第6篇
📌 孤岛微电网多母线电压调节与自适应无功功率共享的分布式控制
Distributed Control for Multibus Voltage Regulation and Adaptive Reactive Power Sharing in Islanded Microgrids
作者：Lei Huang，Wei Sun，Weitao Li，Qiyue Li，Lijian Ding
本文解决了多母线孤岛微电网中同时满足各母线电压约束与分布式发电机（DG）间无功共享的问题。不同于仅控制DG端电压的方法，作者将多母线电压调节作为首要目标，并提出一种二级分布式控制架构：上层用于监测并判断全网电压极值下降风险，下层用于基于状态观测器的无功分配与输出调节，以在必要时降低共享精度优先保证电压安全。
技术细节包括：提出一种动态最大/最小一致性算法用于分布式追踪全网电压极值，设计了分布式观测器以计算实现精确无功共享所需的参考值，并基于实时电压范围反馈自适应地调整共享准则（即当部分母线越限风险出现时自动降低共享精度）。关键实现名词为动态一致性算法、分布式观测器与自适应反馈律，并给出了无须线路参数的实现方式。
在硬件在环与Simulink仿真中，作者验证了方法在含扰动、参数不确定与不同负载接入情况下的有效性：所有母线电压被约束在0.95–1.05 p.u.内，且平均无功共享误差降至小于5%。与传统方法相比，新策略显著降低了越限风险并在规模扩展时保持稳定性。工程结论强调该分布式方案的鲁棒性与可扩展性，适用于拓扑复杂且需分散控制的微电网部署场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11217313
📖 第7篇
📌 面向高效多机器人协作的动态任务优先级覆盖规划
Dynamic Task-Priority Coverage Planning for Efficient Multi-Robot Collaboration
作者：Yanjie Chen，Zhaoguo Zeng，Zhennan Lai，Wensheng Jiang，Huimin Lu，Hui Zhang，Yaonan Wang
本文面向大规模区域覆盖任务中随机出现的子任务与任务优先级变化，提出一种三模块耦合的覆盖规划体系：区域分配、生成树覆盖與动态重规划。首先通过权重平衡与平滑度度量将环境划分为大小与形状均衡的子区域，以减少边界处的重复移动；其次以生成树为基础进行路径生成，启发式合并分支以降低转弯次数；其核心创新为在执行阶段基于进度差异触发的岛屿合并重规划机制，能实时调整任务分配以平衡各机器人负载。
实现细节包括任务分配采用的权重计算、生成树连接的启发式代价函数以及动态重规划触发阈值设定（如进度差>阈值时触发）。关键实现要点为平滑化分割算法、生成树连接启发式与岛屿合并策略，并给出计算复杂度分析为O(n²k)，其中n为网格单元数，k为机器人数量，确保在常见工程规模下可实时运行。
在仿真与实物机器人仓库巡检实验中，方法在多种场景下对比TMSTC*与DARP表现出更优的平滑度与更少的转弯次数，覆盖时间在部分场景下减少超过10%，能耗与路径冗余亦显著下降。消融实验显示岛屿合并显著提升在存在随机子任务情况下的负载均衡能力。结论认为该框架在仓库巡检、环境监测与灾害响应等需大规模覆盖的任务场景中具有实用价值。
🔗 https://doi.org/10.1109/TIE.2025.3594447
📖 第8篇
📌 用于同步磁阻电机无传感器控制的混合d轴高频信号注入技术：实现低高频转矩脉动与电磁振动
Hybrid D-Axis High-Frequency Signal Injection Technique for SynRM Sensorless Control With Low High-Frequency Torque Ripple and Electromagnetic Vibration
作者：Jinpeng Liu，Xiuhe Wang，Lingling Sun，Wenliang Zhao，Zezhi Xing，Han Zhou
针对SynRM在低速/零速下无传感器控制常用的高频信号注入（HFSI）带来的高频转矩脉动与电磁振动问题，本文提出了一种混合d轴高频注入波形，即在d轴合成一种介于正弦与方波之间的混合正弦激励以改变高频电流频谱，从而在保持估算精度的同时减少高频能量在转矩通道的投影。作者通过理论功率谱密度（PSD）分析与瞬态d-q轴模型研究了该波形对高频电流与转矩分量的影响机理。
具体实现包括考虑非线性自饱和与交叉饱和效应的电机模型建立、混合波形的参数化设计（频率、幅值、相位）与基于PSD的频域调优方法。作者还提出将混合注入与伪随机（PR）注入结合以分散频谱能量并抑制离散相关噪声；关键超参数如注入幅值、主频选择与PR序列长度被明确定义以兼顾估计精度与振动抑制。
在5.5 kW平台的实验中，混合注入与混合PR-HFSI方案在高频转矩脉动与电磁振动抑制方面均优于传统正弦/方波注入：高频转矩分量幅值下降显著（典型下降幅度20%~40%），在相同电流幅值下高频电流与振动能量均小幅降低，同时保持转子定位误差在可接受范围（估算精度无明显退化）。结论表明混合注入方法是提升SynRM无传感控制系统性能的有效途径，尤其适用于对噪声与振动敏感的工业应用。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11206350
📖 第9篇
📌 构网型逆变器对继电保护的影响：一种限流控制设计的视角
Impact of Grid-Forming Inverters on Protective Relays: A Perspective for Current Limiting Control Design
作者：Yifei Li，Heng Wu，Xiongfei Wang
随着构网型逆变器在电力系统中占比上升，其在故障工况下的限流行为对传统继电保护元件（如方向元件、选相元件）产生了新的挑战。本文从保护设计角度出发，构建了构网型逆变器的序网模型并基于对称分量分析推导出监督元件可靠工作的必要条件。研究重点在于比较不同限流策略对保护灵敏度与选择性的影响，并提出保护友好的限流设计建议。
分析表明，基于电流参考饱和的限流（如圆形限幅、优先级限幅、瞬时限幅）会破坏负序分量的可辨识性，从而严重影响依赖负序监督元件的动作正确性；相比之下，采用高感性虚拟阻抗的限流控制能较好保持负序分量分布，保障监督元件的可靠运行。论文还提出了对增量分量监督元件的适用性警示，指出其在构网型逆变器主导系统中易产生误动，应谨慎采用。
理论结论通过电磁暂态仿真与硬件在环测试验证：在不同故障类型与限流策略下，基于高感性虚拟阻抗的方法在维持保护灵敏度与避免误动上表现优越；而电流饱和策略虽能限制总电流但会导致方向/选相判据失真。工程建议为：在高比例逆变器接入的配电系统中优先采用高感性虚拟阻抗限流，并在保护整定时考虑逆变器动态导纳的影响，以确保保护系统在新能源接入场景下的可靠性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11193857
📖 第10篇
📌 应对网络诱导延迟的多区域互联电力系统脉冲负荷频率控制
Impulsive Load Frequency Control for Multiarea Interconnected Power Systems With Network-Induced Delays
作者：Qian Wan，Yan-Wu Wang，Xiao-Kang Liu，Wu Yang，Xia Chen
本文关注在存在网络诱导延迟的多区域互联电力系统中低通信成本下的负荷频率控制（LFC）问题，提出一种分布式延迟脉冲LFC策略。不同于连续控制需要持续通信的做法，脉冲控制仅在离散时刻采样并施加控制，从而显著降低通信带宽与执行器动作次数。为处理网络延迟，作者提出一种基于系统增广的建模方法，将含延迟的脉冲闭环系统转化为无延迟的脉冲切换系统以便稳定性分析。
理论上，文章构建了基于切换的非连续李雅普诺夫函数来分析延迟脉冲下的系统稳定性与H∞性能，并给出以线性矩阵不等式（LMI）形式表述的充分条件。关键设计要素包括脉冲间隔、采样延迟上界与控制增益之间的可行性关系，便于工程上求解满足指数稳定性与抗干扰要求的控制器参数。
在IEEE九节点系统的仿真与硬件在环测试中，脉冲LFC在随机延迟与负荷扰动条件下表现出良好鲁棒性：与连续时间控制和事件触发控制相比，控制输入能量指标最高可降低90%以上，同时系统频率和联络线功率偏差均能在较短时间内恢复至额定值。文章还给出采样间隔与收敛速度、H∞性能之间的定量权衡，为低通信成本LFC在智能电网中的工程部署提供了可操作的设计准则。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11186287