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欢迎阅读本期IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2025年issue12推送（第11期/共27期）。本期推送共包含10篇研究论文，内容聚焦于先进运动控制、电力电子变换器与调制策略、无线能量传输以及多智能体协同控制等前沿领域。具体涵盖无人机机械臂的任意收敛时间交互控制、双有源桥变换器的非对称调制预测控制、水下仿生载体-机械臂系统的自主装配、背靠背变流器的协同调制以降低电容损耗、多无人水面艇的协同防御博弈、基于PT对称与单开关逆变器的感应电能传输系统优化、可变磁通电机的脉动转矩抑制、并网逆变器的电流谐波抑制，以及永磁同步电机驱动的直流母线稳定性分析。这些研究为解决复杂系统的高性能、高可靠性控制与能量管理问题提供了创新的理论与技术方案。
本期目录
📖 第一篇：无人机机械臂动态跟踪与主动交互的任意收敛时间控制
📖 第二篇：非对称调制预测控制优化双有源桥变换器平均瞬态电流
📖 第三篇：面向水下仿生载体-机械臂系统的自主自由浮动水下装配控制
📖 第四篇：基于可变零矢量时间的背靠背变流器协同调制策略以降低直流母线电容损耗
📖 第五篇：面向多无人水面艇集群的协同圆形目标防御博弈策略
📖 第六篇：基于PT对称的感应电能传输系统传播延迟补偿：面向抗失配恒流恒压运行的控制策略
📖 第七篇：可变磁通记忆电机在磁化状态调节期间脉动转矩抑制的综合研究
📖 第八篇：单开关逆变器驱动的耦合不敏感感应电能传输系统
📖 第九篇：基于滞环电流控制的零电压开关并网逆变器电流谐波抑制方案
📖 第十篇：基于非最小相位特性与根轨迹的永磁同步电机驱动直流母线瞬态响应与稳定性分析
📖 第1篇
📌 无人机机械臂动态跟踪与主动交互的任意收敛时间控制
Arbitrary Convergence Time Control of Unmanned Aerial Manipulator for Active Interaction and Dynamic Tracking
作者：Yanjie Chen，Xincheng Liu，Hongyuan Cai，Changjing Shang，Xiang Chang，Fei Chao，Yaonan Wang，Qiang Shen
近年来，无人机机械臂因其卓越的机动性和灵活性，在农业监测、物体抓取及工业基础设施巡检等复杂任务中展现出巨大潜力。然而，在未知接触力和由建模不确定性、环境干扰构成的集总扰动下，如何实现稳定、柔顺的空中物理交互与精确动态跟踪，一直是该领域面临的核心挑战。本文提出了一种具有任意收敛时间动态跟踪交互控制架构，其核心创新包括：设计了一种非线性扰动观测器，能够无需力传感器快速估计未知交互力，收敛时间可被任意设定；构建了基于k-最近邻模糊规则插值的Takagi–Sugeno–Kang模糊估计器，提升系统非线性干扰的鲁棒性；引入了任意收敛时间控制策略与导纳控制器，实现机械臂轨迹的快速响应与稳定柔顺交互。
此方法的关键实现点包括对力和扰动的精确估计技术，且不依赖于交互力的上界及一阶导数信息。同时设计了适合四旋翼飞行器的控制策略与机载机械臂的导纳控制器，强化了系统的柔顺性与稳定性。利用李雅普诺夫理论对系统稳定性进行严格证明，确保理论和实践的高度一致，展现出良好的工程可行性。
通过仿真与实物实验验证，系统在设定的任意收敛时间内完成收敛，跟踪误差和响应速度显著优于传统非奇异终端滑模等方法。实验证明本控制策略可精确估计并补偿交互力，确保无人机机械臂在动态环境中的高精度轨迹跟踪与稳定柔顺交互，为无人机在复杂任务中的主动物理交互提供了新方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11077725
📖 第2篇
📌 非对称调制预测控制优化双有源桥变换器平均瞬态电流
Asymmetric-Modulated Predictive Control for Optimizing Average Transient Current in Dual Active Bridge Converter
作者：Sheetal Cyriac，Sandeep Jayaprakasan，Rijil Ramchand
双有源桥（DAB）直流-直流变换器因其高功率密度、双向功率传输能力及电气隔离特性，广泛应用于微电网、电动汽车及固态变压器领域。然而，高频变压器（HFT）在瞬态条件下产生的直流偏置电流会导致磁芯饱和，严重影响系统稳定性。本文提出两种基于非对称调制电流平均预测控制（AMCPC）的新型策略，以实现负载侧电压有效调节同时消除瞬态直流偏置电流。
方法的关键点在于：模型预测控制的成本函数中加入HFT电流平均项，确保瞬态期间电流均值为零；采用非对称调制方案，双更新移相比缩短瞬态响应时间，有效优化被动元件设计。仿真与硬件实验验证了在40%至95%载荷跃变中，方法1将电压超调降低约50%，瞬态时间缩短至4ms，直流偏置电流降至额定值的2.2%；方法2进一步降至1.12%。
此外，策略对漏感参数变化保持良好鲁棒性（±10%范围内），每样本计算时间不超12μs，满足实时要求。该研究为高可靠性DAB设计提供了工程实用的控制方案，特别适用于需严格瞬态响应和电磁兼容性的工业应用。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11068889
📖 第3篇
📌 面向水下仿生载体-机械臂系统的自主自由浮动水下装配控制
Autonomous Free-Floating Underwater Assembly Control for an Underwater Biomimetic Vehicle-Manipulator System
作者：Xuejian Bai，Yu Wang，Jiaqi Lv，Long Cheng，Shuo Wang，Min Tan
水下载体-机械臂系统（UVMS）在深海采样与设施维护等场景中潜力巨大，但其非线性强耦合特性及复杂扰动给自主连续精确操作带来挑战。本文提出了一种基于仿生推进的自主自由浮动水下装配控制（AFUAC）方法，实现高效的抓取、运输与装配任务。
核心创新涵盖采用中值滤波跟踪微分器（MF-TD）优化状态估计，基于动态面控制（DSC）实现仿生载体高精度位姿控制，以及机械臂前馈补偿对载体动力学干扰的实时抑制。此外，运用仿乌贼对鳍推进模式带来优异的机动性能与低速稳定性。
室内水池实验展示了在抓取、运输、装配三子任务中的高精度位姿跟踪与稳定性，相较传统PID控制和积分非奇异滑模控制器，AFUAC在控制时间与超调量方面展现卓越表现。该研究为复杂水下环境中精密自主操作提供了创新技术基础，未来将进一步拓展至恶劣室外水域与浑浊环境。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11010919
📖 第4篇
📌 基于可变零矢量时间的背靠背变流器协同调制策略以降低直流母线电容损耗
Collaborative Modulation for DC-Link Capacitor Loss Reduction in Back-to-Back Converters Based on Variable Zero-Vector Time
作者：Yunzhe Xiao，Sheng Huang，Wu Liao，Chuandong Shi，Shoudao Huang
背靠背（BTB）变流器是大功率风电系统核心设备，但直流母线电容纹波电流导致发热老化，限制系统可靠性与寿命。本文提出结合可变零矢量时间脉宽调制（VZTPWM）与传统SVPWM的协同调制策略，实现直流母线电容损耗显著降低。
创新点包括提出等效占空比（EDC）和等效平均电流（EAC）评估MSC与GSI匹配度；为GSI设计动态调整零矢量时间的VZTPWM，保证两个变流器零矢量时间最大匹配，减少开关次数，提升硬件兼容性。
仿真与实验结果表明，在额定风速高负载工况下，策略可将直流母线电容功率损耗降低约39%至52%。虽然低调制指数时电流THD略增，但在兆瓦级体系中影响可接受。该方法为提高风电变流器可靠性和寿命提供有效路径。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11088216
📖 第5篇
📌 面向多无人水面艇集群的协同圆形目标防御博弈策略
Collective Circular Target Defensive Gaming Strategy for Multi-Autonomous Surface Vehicle Fleets
作者：Bin Liu，Ning Xing，Hai-Tao Zhang
无人水面艇（ASV）集群在海洋运输等领域应用广泛，但单个ASV在防御海上关键目标时存在覆盖与效率限制。本文提出基于协同目标防御博弈（CTDG）的三层控制框架，实现多ASV集群协同快速响应入侵者。
策略包括顶层任务分配算法，将复杂博弈分解为“1对1”和“2对1”局部子博弈，降低求解复杂度；中层设计均衡状态反馈最优控制器，明确防御获胜边界；底层实现运动控制。实物验证表明在防御半径及捕获半径下成功拦截所有入侵ASV。
该研究填补了传统一阶多智能体博弈理论与ASV实际动力学之间的空白，为未来复杂海洋环境下ASV集群协同防御提供理论与实践基础，后续研究将探索异构集群的复杂博弈场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11045326
📖 第6篇
📌 基于PT对称的感应电能传输系统传播延迟补偿：面向抗失配恒流恒压运行的控制策略
Compensating Propagation Delay in PT-Symmetry-Based Inductive Power Transfer Systems: Control Strategies for Misalignment-Tolerant CC and CV Operations
作者：Ziliang Wu，Jiasheng Huang，Ziwei Ouyang
感应电能传输（IPT）系统性能受负载及感应耦合器耦合条件影响极大，失配严重时尤其显著。本文提出结合可变频率控制与相移控制的综合策略，提高系统对位置失配的容忍度，且实现无需通信的恒流（CC）和恒压（CV）输出，满足电池充电需求。
研究创新点在于针对基于宇称-时间（PT）对称原理控制环路的传播延迟进行动态补偿，实时引入可控延迟抵消系统相位偏移，确保环路零总相移，实现系统谐振频率准确跟踪，宽耦合系数范围内输出恒定电流。
恒压模式采用仅基于原边信息的耦合系数估计，结合相移控制调节逆变器占空比，实现负载无关恒压输出。实验表明系统在0-9.5cm失配范围内稳定输出5A恒流及46V恒压，效率达80%-95%，具备极高实用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11008793
📖 第7篇
📌 可变磁通记忆电机在磁化状态调节期间脉动转矩抑制的综合研究
Comprehensive Investigation of Pulsating Torque Suppressions of Variable Flux Memory Machines During Magnetization State Regulations
作者：Xinpeng Liu，Hao Hua，Wang He，Wei Hua
可变磁通记忆电机（VFMM）通过d轴电枢电流脉冲实现在线再磁化/退磁化，扩展调速区间、提升效率。然而，导致脉动转矩和转速波动的高幅值电流脉冲成为性能瓶颈。本文针对一款隔离式双三相（DTP）VFMM，分析并提出脉动转矩抑制策略。
比较传统对称调节法与分步调节法后，提出两种创新方案：SM-zero方法（磁化绕组组q轴电流设零，避免负转矩）和SM-compensatory方法（基于转矩方程计算补偿q轴电流，实现理论上完全抵消脉动）。
实机验证显示SM-compensatory方法在再磁化期间将转矩脉动峰峰值降低75.5%，转速波动降低63.1%，退磁化阶段亦显著改善。该研究为宽调速高性能电机驱动动态性能优化提供了创新控制策略和实践指导。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11079545
📖 第8篇
📌 单开关逆变器驱动的耦合不敏感感应电能传输系统
Coupling-Insensitive Inductive Power Transfer System Driven by Single-Switch Inverter
作者：Yifan Zhao，Yifan Jiang，Ziyang Xu，Haoyu Wang，Minfan Fu
感应电能传输（IPT）广泛应用于无人机及可穿戴设备，但普遍对耦合变化敏感。本文提出利用单开关谐振逆变器固有的负载敏感特性结合失谐补偿网络，构建耦合不敏感的整体系统设计，颠覆传统分离设计理念。
通过整体建模为超高阶谐振变换器，系统设计采用数值优化筛选最优点，达到负载波动率最小和实现零电压开关（ZVS）。一台60W样机实测，在宽耦合区间功率波动率控制在12%以内，效率达89.12%，性能优于多开关逆变器方案。
该研究充分体现了将传统缺点转化为系统优势的设计思路，为对体积及成本敏感的中低功率无线供电应用提供实用解决方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11099552
📖 第9篇
📌 基于滞环电流控制的零电压开关并网逆变器电流谐波抑制方案
Current Harmonics Suppression Scheme for Hysteresis Current Based ZVS Grid-Tied Inverters
作者：Li Zhang，Zhongshu Zheng，Zhengzi Lei，Yiming Wang，Yuying He
滞环电流控制与零电压开关（HC-ZVS）并网逆变器因其高效率备受关注，但配备LCL滤波器时，公共耦合点（PCC）电压畸变引发网侧电流严重谐波污染，传统谐波抑制常因模型复杂无效。
本文提出仅将PCC电压的微分项前馈至滞环电流带参考信号的方法，有效抵消滤波电容谐波电流，实现宽频带内谐波抑制，结构简洁且数字实现便捷。
实验验证中，在PCC电压THD达12.4%条件下，电流THD显著下降至标准限值以下，且提升动态响应和系统稳定性。现实电网环境中可使电流THD降低约49%，显示其应用潜力与实用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11039009
📖 第10篇
📌 基于非最小相位特性与根轨迹的永磁同步电机驱动直流母线瞬态响应与稳定性分析
DC-Link Transient Response and Stability Analysis of Permanent Magnet Synchronous Motor Drives Based on Nonminimum Phase Feature and Root Contours
作者：Huayu Ji，Xi Luo，Xijian Lin，Jiani Luo，Dehui Luo，Dianxun Xiao
直流母线LC滤波器电机驱动系统的稳定性与瞬态响应为关键课题。本文首次发现在永磁同步电机（PMSM）驱动中存在非最小相位（NMP）特性，揭示其影响系统性能的新视角。
通过系统阻抗模型与零点轨迹分析，明确定义了PMSM进入NMP区域的边界条件，发现高转速、低负载和低控制器比例系数均易引发NMP，导致直流母线电压下冲，显著降低瞬态性能。
创新性地结合根轨迹方法分析LC滤波器参数对稳定域的影响，揭示NMP状态下稳定区域可能优于最小相位系统，基于此提出通过调整q轴电流控制器参数引导系统至NMP区域以提高稳定性的控制策略。硬件在环实验验证理论及观测双向霍普夫分岔，深化了电机驱动动态行为理解并指导工程设计。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11077810
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