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欢迎阅读IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2026年issue3推送（第9期/共13期）。本期推送共包含10篇研究论文，内容聚焦电力驱动与先进控制两大核心领域，涵盖无人艇航向控制、绕线型感应电机混合控制、T型谐振逆变器调制、永磁辅助磁阻起动/发电机建压、工业机器人路径校正、模块化多电平变换器状态估计、集成永磁同步电机驱动系统电压平衡、未知环境无人车规划控制、飞轮储能系统振动特性及足式机器人落足点可达性判据等前沿议题。具体方法包括NPVDO、RFOC、HPDM、功率边界分析、Lie-ASMC、Informer等。这些论文从理论建模、算法设计到实验验证，系统展示了机电一体化系统在智能控制、能源管理与运动规划方面的最新进展。综上，这些成果有助于推动复杂工况下系统鲁棒性与效率的提升，并具备较高的工程应用潜力。
本期目录
📖 第1篇：基于非线性参数变化扰动观测器的无人艇航向控制补偿方法
📖 第2篇：绕线型感应电机的混合磁场定向控制与直接转矩控制
📖 第3篇：用于感应加热的T型谐振逆变器混合脉冲密度调制
📖 第4篇：基于功率边界分析改进永磁辅助磁阻起动/发电机动态建压控制方法
📖 第5篇：基于外部测量系统和李代数自适应滑模控制的工业机器人路径精度提升方法
📖 第6篇：基于Informer的减少传感器状态估计与迟滞辅助电压平衡在模块化多电平变换器中的应用
📖 第7篇：不牺牲电机驱动能力的集成永磁同步电机驱动系统及其电压平衡功能
📖 第8篇：未知环境中的集成规划与控制：基于走廊的无终端模型预测控制策略
📖 第9篇：飞轮储能系统中端部绕组振动特性、绝缘失效与保护研究
📖 第10篇：KCFRC：面向足式运动学的运动学碰撞感知落足点可达性判据
📖 第1篇
📌 基于非线性参数变化扰动观测器的无人艇航向控制补偿方法
Heading Control Compensated for by a Nonlinear Parameter-Varying Disturbance Observer for USVs
作者：Yanwei Huang，Jingxin Zhang，Hongqian Xiu，Dongfang Li，Law Rob，Edmond Q. Wu，Limin Zhu
本文面向海上无人艇在复杂海况下的航向鲁棒控制问题提出整体框架，针对横流产生的不可微绝对值扰动建立了包含绝对值项的非线性参数变化（NPV）模型，进而设计了全状态与可变参数并行估计的非线性参数变化扰动观测器（NPVDO）。系统输入包括艇体实际航向与横流测量（或估计），输出为补偿扰动力矩。文章通过引入欧拉齐次性原理构建与状态、参数相关的Lyapunov函数，推导出观测器稳定性判据，并将不可解的耦合不等式借助投影定理转换为可求解的SOS 稳定性条件，从而获得观测器增益并实现在线参数化更新，这一点区别于传统LPV或基于线性化的扰动观测方案。
在实现层面，本文详细描述了NPVDO的观测律、增益求解流程与数值求解器接口；训练/调参部分强调了观测器在仿真-实验闭环中的渐进收敛性，采用逐步投影与增益饱和策略保证鲁棒性。关键实现要点包括NPVDO 增益投影与观测器的Lyapunov 解耦优化，损失/约束层面以稳定性不等式和观测误差上下界作为主要约束，数值求解采用半正定规划近似与SOS工具链，部署时考虑了观测器计算复杂度与实时控制周期的匹配，保证在嵌入式控制器上可运行。
仿真与实船实验覆盖了参数突变、波浪干扰与不同速度工况，对比基线包括NDO、LPVDO和SAPDO。结果表明：与NDO相比，NPVDO的扰动辨识响应时间缩短约30%（仿真实验），与LPVDO相比航向稳态误差降低约40%；实验中SF-NPVDO在路径跟踪任务中实现了更小的稳态误差和更快的扰动补偿，展示了较强的工程实用性。综合结论：NPVDO 提升了非线性不可微扰动下的辨识速度、SF-NPVDO 降低了航向稳态误差，适用于复杂海况的高精度航向控制与路径跟踪场景。
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📖 第2篇
📌 绕线型感应电机的混合磁场定向控制与直接转矩控制
Hybrid Field-Oriented and Direct Torque Control of Slip Ring Induction Motor
作者：Lalitendu Sekhar Barik，Himanshu Misra
本文针对绕线型感应电机（SRIM）驱动系统的性能提升提出了一个混合控制框架，在定子侧采用基于转子磁场的RFOC（转子磁场定向控制）以保证恒定开关频率和较低电流转矩脉动，而在转子侧采用DTC（直接转矩控制）以提升瞬态动态响应。该方案的输入为定子电流与转速测量，输出为逆变器的开关矢量分配，核心在于在两个控制回路间实现磁链共享与扭矩分配，从而兼顾低损耗与快响应的双重目标。
实现细节上，本文将RFOC估计出的磁链通过坐标变换直接映射到转子参考系以避免传统DTC中依赖积分器的直流漂移，关键实现要点包括磁链坐标变换与磁链共享分配策略，在实验平台上基于DSP实现实时控制，设计了针对低速工况的滤波与抗干扰措施，并在控制器中给出了具体的参数选择建议（如采样频率、PI环节带宽与饱和处理策略）。
实验在2.2 kW DSP测试平台上完成，对比目标为双FOC控制。关键数值包括阶跃转速响应时间：567 毫秒（混合控制）对比580 毫秒（双FOC）；控制在低速时的转矩脉动与电流谐波明显下降，此外通过调整定子/转子电流的磁链共享分量实现了铜损最小化。结论是该混合策略在保持系统可靠性的同时，能够在工业驱动场景中兼顾响应速度与效率提升。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11226884
📖 第3篇
📌 用于感应加热的T型谐振逆变器混合脉冲密度调制
Hybrid Pulse Density Modulation of T-Type Resonant Inverter for Induction Heating
作者：Zhengxiao Zhang，Fujun Ma，Qixiang Yang，Junpan Wang，Gelin Huang，Rui Fan，Shanwei Fan
针对感应加热逆变器在轻载工况下由传统脉冲密度调制（PDM）引起的电流断续与大幅波动，本文提出了基于T 型谐振逆变器拓扑的系统级改进，并设计了新的混合脉冲密度调制（HPDM）策略。该拓扑通过协调多个桥臂的工作扩展了输出电平，同时保证所有器件实现软开关，输入为功率与负载条件，输出为优化后的脉冲序列以驱动LLC谐振槽。
实现层面包括脉冲序列的生成规则、桥臂相位配合策略及对锁相环稳定性的约束。关键实现要点为脉冲序列电平分配与可重构LLC-L 谐振槽的阻抗调整机制，以确保在轻载下电流脉动被抑制同时维持软开关。文中还给出HPDM在实时控制器中的调度方法与容错策略，便于工程部署。
在实验中，与常规PDM相比，HPDM使电流纹波降低超过一半，系统效率显著提升。关键数据包括：电流纹波下降 >50%、系统效率提高若干百分点（实验曲线示意），并显著减少了因电流断续导致的锁相环失锁事件。结论：HPDM 与T 型拓扑结合，为工业与家用感应加热提供了更宽的可靠工作功率范围与更高的系统稳定性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11226871
📖 第4篇
📌 基于功率边界分析改进永磁辅助磁阻起动/发电机动态建压控制方法
Improve Dynamic Voltage Build-Up Control Based on Power Boundary Analysis for PM-A Reluctance Starter/Generator in MEA
作者：Di Liu，Wubin Kong，Lufan Ren，Zirui Liu，Zimin Li，Hengyang Liu，Zhiqiang Wang，Jun Yang
本文聚焦于飞机电力系统中永磁辅助磁阻起动/发电机（PM-A RSG）在起动过程中常见的动态建压失败与缓慢问题，提出基于功率边界分析的建压控制框架。研究将建压过程划分为正常区域、第一边界（磁场功率与发电功率临界平衡点）和第二边界（电容储能耗尽导致母线电压归零），并根据边界约束设计动态补偿控制律，从而确保在临界条件下仍能完成稳定建压。
实现上，本文提出了用于在线判别边界状态的功率估计器，并结合电容状态与磁场吸收模型进行实时补偿。关键实现要点包括边界判别准则与动态补偿律，在控制器内部加入预稳态功率约束和电容能量管理策略以防止第二边界失效。文中给出具体的控制增益选择策略与时序逻辑，便于在实际起动器/发电机控制单元中部署。
实验在实际PM-A RSG系统上验证，结果显示所提方法将建压时间缩短超过一半且避免了若干次建压失败事件。关键数值包括：建压时间缩短 >50%、多次实验中避免了原本会出现的母线电压降为零的故障情形。结论：基于功率边界的动态补偿为电动飞机起动/发电机的时间敏感场景提供了可靠的控制保障。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11250839
📖 第5篇
📌 基于外部测量系统和李代数自适应滑模控制的工业机器人路径精度提升方法
Improving Path Accuracy of Industrial Robot Through External Measurement System and Lie Algebra-Based ASMC
作者：Dongfang Wang，Wenlong Li，Cheng Jiang，Qingyu Peng，Haiwen Zhang，Wei Xu，Han Ding
为提升工业机器人在连续加工场景下的轨迹精度，本文提出了一种基于高精度外部测量系统（EMS，包括激光跟踪仪与六维靶标传感器）的实时闭环校正框架，并基于李代数建立运动学模型以消除手眼标定误差。核心控制器为基于李代数的自适应滑模控制（Lie-ASMC），该控制器直接在位姿误差空间生成关节修正量，实现对位置与姿态偏差的统一补偿。
实现细节包括EMS到运动学模型的POE参数化、在线自适应增益调整机制以及实时通信架构（集成EtherCAT与KUKA RSI）以支持4 毫秒控制周期。关键实现要点为POE 建模与自适应增益调节，控制器在运动学层面生成关节角命令，便于与现有关节位置接口兼容，且包含噪声滤波與鲁棒性策略以应对传感延时与测量误差。
在KUKA KR300 R2700-2机器人上的实验证明路径精度显著提升：位置精度达0.252 毫米、姿态精度达0.018 度，在铝合金蒙皮零件加工中轮廓精度为0.291 毫米，相较传统标定方法提升约70%。消融分析显示EMS建模、李代数表示与自适应增益三模块协同贡献显著，结论为该方法在高精度制造场景具有直接工程落地价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11235531
📖 第6篇
📌 基于Informer的减少传感器状态估计与迟滞辅助电压平衡在模块化多电平变换器中的应用
Informer Based Reduced Sensor State Estimation With Hysteresis-Aided Voltage Balancing in Modular Multilevel Converters
作者：Prasanta Kumar Mohanty，Jyoti Ranjan Dash，Premalata Jena，Narayana Prasad Padhy，Pramod Agarwal
面对MMC系统依赖大量内置传感器带来的成本与可靠性问题，本文提出了一套基于深度学习的减少传感器框架，核心是使用Informer模型实现对桥臂电流与子模块电容电压的高精度估计，并结合迟滞容差带平衡（HTB2）算法以降低不必要的子模块开关动作。系统输入为相电压、桥臂电压与直流母线电压，输出为估计的内部状态与平衡开关指令。
实现采用两阶段Informer预测：第一阶段预测桥臂电流，第二阶段以预测电流作为输入再估计电容电压，关键实现要点为两阶段Informer 架构与HTB2 迟滞带策略，训练时采用多工况数据增强以提升对电容参数偏差与负载突变的鲁棒性，在线部署基于TMS320F28379D DSP完成模型推理与控制逻辑执行，考虑了模型延时与资源受限环境的工程折中。
实验显示：在迟滞带设为电容额定值0.1%时，HTB2平均开关频率相比排序平衡降低86.3%，峰值电压不平衡仅增加4.2%，同时Informer对比TCN/LSTM/RNN在多种工况下均表现出更优的预测精度与瞬态跟踪能力。结论：该数据驱动方案在减少传感器数量的同时，保持了良好的电压平衡性能并显著降低开关损耗，具备工程可行性与成本优势。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11223649
📖 第7篇
📌 不牺牲电机驱动能力的集成永磁同步电机驱动系统及其电压平衡功能
Integrated PMSM Drive System With Voltage Balance Function Without Sacrificing Motor Drive Capability
作者：Yuge Song，Jiadong Lu，Yihua Hu，Xuewen Zhao，Chao Gong，Mohammed Alkahtani
本文提出在永磁同步电机驱动系统中无缝集成电压平衡功能的拓扑与算法，该方案仅增加被动元件（一个电感、一个接触器、两个二极管），并通过对七段SVPWM中零矢量比例的微调实现电压平衡控制，从而不会牺牲电机驱动能力。输入为母线电压与驱动需求，输出为兼顾电压平衡与驱动的SVPWM分配。
实现要点包括零矢量比例调节與接触器控制逻辑，控制器无需额外有源开关或专用控制器，且可在运行时灵活切换电压平衡功能。文中分析了电压平衡与电机驱动之间的权衡，并给出如何通过比例调整输出适合双向DC/DC控制器使用的电压方案，具备很高的工程复用性。
实验表明该方法在不改变电机结构或增加复杂功率器件的前提下即可实现电压平衡功能，具有成本优势。关键结论为：通过简单硬件扩展与SVPWM 零矢量微调即可在实际双极性直流微网中提供分布式电压平衡能力，节省了传统电压平衡器所需的控制器与功率开关，适合新能源接入与车载充电等场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11261844
📖 第8篇
📌 未知环境中的集成规划与控制：基于走廊的无终端模型预测控制策略
Integrated Planning and Control in Unknown Environment: A Corridor-Based Terminal-Free Model Predictive Control Strategy
作者：Yuxiang Deng，Yijing Wang，Haoyu Wang，Peng Li，Chuan Hu，Zhiqiang Zuo
针对静态未知环境下无人地面车辆的在线规划与控制集成问题，本文提出结合强化学习与模型预测控制（MPC）的走廊化策略。首先通过新颖的马尔可夫决策过程与软演员-评论家（SAC）算法生成安全通行走廊，将动作空间与车辆动力学解耦以降低训练复杂度，随后在走廊内使用分段MPC实现无参考路径的稳态跟踪与约束满足。
实现细节包括安全走廊的构造、MPC的分段建模与无终端约束的代价函数设计。关键实现要点為走廊生成策略及无终端MPC 代价函数，通过补充约束保障可行性，同时将控制时域大幅缩短以降低在线优化计算量，适合在资源受限的车载控制单元上运行。
在真实车辆平台上的对比实验表明，该策略在计算效率、跟踪平滑性和行驶稳定性方面均优于传统混合A*+MPC方法。具体表现为：在线优化次数与计算延迟显著下降，跟踪误差与振荡减少，结论为该走廊化的无终端MPC方法在未知环境下可实现高效、安全的轨迹跟踪与实时控制。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11231380
📖 第9篇
📌 飞轮储能系统中端部绕组振动特性、绝缘失效与保护研究
Investigation of End Winding Vibration Characteristics, Insulation Failure, and Protection in FESS
作者：De-Rui Dai，Yu-Ling He，Wen Zhang，Jia-He Zhi，Ming-Xing Xu，David Gerada
本文系统研究了飞轮储能系统（FESS）中PMSM/G端部绕组在电-机-热多物理耦合下的振动特性与绝缘失效机理。研究建立了端部绕组的动力学模型，考虑定子磁拉力与绕组电磁力耦合作用，并引入应力强度因子来量化绝缘疲劳损伤，目标是识别导致绝缘老化与突发失效的主因并提出工程化保护措施。
在实现与验证方面，本文通过场路耦合与多物理场仿真计算了充电、待机和放电三种工况下的振动响应，并在实验平台布设应变传感器进行对比。关键实现要点包括端部应变测量与裂纹扩展瞬态分析，结合初始微裂纹位置进行有限元疲劳寿命预测，为局部加固与在线监测策略提供定量依据。
结果显示端部绕组在充放电状态下振动显著强于待机，振动频率成分多为电网频率的偶数倍，并且接头前部为应变最严重的区域。经过局部材料补强（如聚四氟乙烯）后，实验证明可有效抑制应变集中并延缓裂纹扩展。总结：通过振动-裂纹耦合分析与局部补强可显著提升FESS端部绕组的可靠性与寿命。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11236722
📖 第10篇
📌 KCFRC：面向足式运动学的运动学碰撞感知落足点可达性判据
KCFRC: Kinematic Collision-Aware Foothold Reachability Criteria for Legged Locomotion
作者：Lei Ye，Haibo Gao，Huaiguang Yang，Peng Xu，Haoyu Wang，Tie Liu，Junqi Shan，Zongquan Deng，Liang Ding
针对足式机器人在复杂环境下需要快速筛选可落足点的问题，本文提出了运动学碰撞感知落足点可达性判据（KCFRC），该方法基于拓扑可达性分析给出无需完整轨迹优化的充分条件，用以快速判定候选落足点是否存在非碰撞摆动轨迹。系统输入为环境几何与机器人关节极限，输出为可达性布尔判决或概率置信度，用于为后续规划器预筛选落足候选集。
实现上，KCFRC结合高效碰撞检测与运动学约束检验，通过拓扑先验快速剔除不可达点并返回高质量初始轨迹以加速轨迹优化器收敛。关键实现要点包括拓扑充分条件与可见性图初始化，算法单腿900个候选点的平均检查耗时约2 毫秒，显著优于基于采样的方法。
在仿真与硬件（ElSpider 4 Air 与 Unitree A1）上的广泛测试显示，KCFRC相较RRT-Connect实现了100–400倍的加速，并在准确率与召回率上保持高性能（>99% 精度、>97.8% 召回）。此外，通过为优化器提供高质量初始轨迹，KCFRC有效减少了优化器陷入局部最优的概率，结论是该判据可作为接触规划的高效预处理滤波器，在受限空间与复杂地形导航中显著提升落足决策效率与鲁棒性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11235554
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