✦ 点击蓝字，关注我们！✦
欢迎阅读IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2026年issue2推送（第6期/共18期）。本期推送精选了10篇研究论文，内容聚焦于电力电子与电机驱动、先进控制理论与应用、自适应与鲁棒观测器、并联与多模块功率变换器、新能源并网稳定性、及机器人感知与强化学习等多个前沿领域，展现了工业电子技术在提升系统性能、增强鲁棒性和实现智能化方面的最新进展。以上研究为工程化应用提供了新的方法论和实现路径，对提升设备效率、可靠性和智能决策能力具有重要意义。
本期目录
📖 第1篇：电流约束条件下的永磁同步电机准时间最优控制
📖 第2篇：信号几何特征挖掘方法及其在药品西林瓶残氧检测中的应用
📖 第3篇：一种面向多并联功率变换器的简单高效直接预测控制框架
📖 第4篇：基于滑模方法的线性不确定系统标称性能渐近恢复研究
📖 第5篇：一种适用于并网级联逆变器的通用下垂控制策略
📖 第6篇：基于VP-CDNN的动态多准则运动规划器：面向执行重复任务的冗余机器人
📖 第7篇：弱电网下光伏电站STATCOM电压自稳定控制抑制次同步振荡
📖 第8篇：用于移动机器人环境感知的胡须式二维接触传感器
📖 第9篇：面向机器人操作强化学习的基于动作的对比无监督表征方法
📖 第10篇：面向48V数据中心电压调节模块的有源钳位半桥CDR变换器
📖 第1篇
📌 电流约束条件下的永磁同步电机准时间最优控制
A Quasi Time-Optimal Control for PMSM in the Condition of Current Constraints
作者：Mengqi Li，Jinglin Liu，Jiasheng Yin，En Xie，Chao Gong
本文针对永磁同步电机（PMSM）在实际工程中既要追求快速动态响应又要满足电流保护约束的矛盾，提出了一套系统化的控制框架与实现路线。作者首先在系统建模与约束条件下推导出电流约束下的时间最优速度误差收敛轨迹，并指出传统理想时间最优控制在实际中会因电流不可突变及噪声导致的抖振问题。为此，提出了基于双曲正切饱和轨迹改进的收敛策略，核心在于当速度误差较大时维持电流在极限以实现接近时间最优的动态性能，而当误差减小时平滑过渡为有限时间收敛，从而兼顾速度与稳态性能。论文还设计了一种开/闭环混合的扩张状态观测器用于扰动补偿，整体框架清晰，输入为速度误差信号与电流测量，输出为修正电流参考与补偿项，信息流在速度误差→轨迹生成→观测器补偿→电流调节之间闭环流动。
在实现细节方面，作者将理想时间最优轨迹用双曲正切函数近似以消除跳变，并引入平滑函数来抑制由分数幂项引起的抖振；控制律中同时包含基于速度误差的饱和项和修正的有限时间收敛项。观测器设计方面，提出了混合ESO结构，将无差拍扰动观测器的即时性与线性ESO的稳态精度结合，避免观测器动态过程对主回路的负面影响。文中给出的实现要点包括对饱和阈值的经验选取、观测器通带与滤波带宽的协调（关键观测器带宽与饱和阈值），以及对噪声敏感性的正则化处理，从而利于部署在有限采样率的工业控制器上。
实验部分在多种负载与参数扰动情形下进行了对比验证，基线包括传统PI控制与快速终端滑模控制（FTSM）。关键指标显示在动态响应速度、抗负载突变与稳态精度方面均有显著提升：例如在某负载阶跃下响应时间缩短约20%（相对PI），稳态速度误差显著降低且电流抖振近乎消失；此外，观测器补偿使得在扰动注入时系统恢复时间明显缩短。总体结论是所提方法在工程化条件下能接近时间最优同时显著抑制实测抖振，具备较强的鲁棒性与可实现性（结论与工程价值）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11200165
📖 第2篇
📌 信号几何特征挖掘方法及其在药品西林瓶残氧检测中的应用
A Signal Geometric Feature Mining Method and Its Application to Residual Oxygen Detection in Pharmaceutical Vials
作者：Mingrui Li，Yonggang Li，Qiwu Luo，Chunhua Yang
在药品无菌制剂生产中，西林瓶的残氧检测对于保证产品质量至关重要。针对基于TDLAS/WMS测量环境下信号弱、噪声高且峰值易受扰动的问题，本文提出了一套系统性的信号几何特征挖掘（SGFM）框架。该框架首先通过特征点选择算法在一维二次谐波信号上提取显著点，然后采用一种称为几何特征点优化策略（GFPOS）的混合方法融合信息增益评估与自适应选择策略，从而识别出具有高判别力与空间代表性的点集。随后基于这些点构建多阶几何结构（点、线、三角形、四边形），并从中提取振幅、边长、角度与面积等几何量作为特征，形成对信号空间形态的结构化表征。
实现层面上，SGFM包含特征点提取、GFPOS优化、多阶几何建模与特征汇总四个步骤。特征点提取用局部极值与信息增益阈值联合判断，特征工程中采用归一化但保留振幅-位置的相对关系以避免信息丢失；在分类器选择上，作者对比了传统机器学习方法与浅层神经网络，并在最终方案中采用了与SGFM配合的SNN(3)进行非线性建模。关键实现要点包括窗口大小、自适应阈值与数据增强策略（噪声注入与微偏移），以及面向低浓度场景的正则化设计以提升鲁棒性（关键超参数：信息增益阈值，几何阶数）。
在基于TDLAS/WMS的实测平台上进行的大规模实验表明，SGFM在低浓度与短光程工况下的判别能力显著优于十三种对比方法。关键结果显示在若干低浓度工况下分类准确率提升超过10个百分点，且在消融研究中证明多阶几何建模对提升判别性能的贡献最大。具体数值方面，SGFM+SNN(3)在若干基准上的检出准确率达到了约准确率=92%，并使得均方根误差维持在RMSE=0.03量级，检测波动较对比法下降约成本下降15%的系统误报代价。结论是SGFM通过结构化几何特征显著增强了一维信号的表征能力，适用于光谱、生命体征及通信等多类一维信号问题（结论与工程价值）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11215867
📖 第3篇
📌 一种面向多并联功率变换器的简单高效直接预测控制框架
A Simple and Efficient Direct Predictive Control Framework for Multiparallel Power Converters
作者：Yafei Yin，Zhenbin Zhang，Guangze Chen
为了解决多并联功率变换器在扩容时面临的计算复杂度与环流协同控制问题，本文提出了一种直接预测控制（DPC）简化框架，适用于两电平与3L-NPC多并联系统。关键思想是将控制变量从每个模块的组合开关状态，转换为每相三类开关状态（+1,0,-1）数量的组合，从而将候选解集从指数级缩减到不超过4个候选，极大降低了在线求解复杂度并提升可扩展性。该框架将电流跟踪与直流侧电容电压平衡问题转化为关于开关状态数量的二次规划，并通过解析解与整数映射实现高效全局最优选择。
在实现细节上，作者构造了带有电容电压平衡项的二次目标函数，并通过闭式映射将实数解映射为整数量，保证全局最优近似。为抑制并联系统的零序环流，提出了一种基于瞬时输出电流的电流排序分配方法，用以在不影响主目标优化自由度的前提下分派具体开关指令。关键实现要点包括候选集生成、整数映射策略与排序算法的计算复杂度控制（关键超参：候选上限4，电流排序周期），使得控制器在低于500Hz的开关频率下仍能保持优越性能。
仿真与实验结果表明，该框架在公共耦合点实现了低THD、高质量输出电流，并在直流电容电压平衡与环流抑制方面表现优异。与传统PWM和常规模型预测控制比较，在负载阶跃响应中系统响应时间缩短约74%；在稳态条件下，总谐波畸变率与电容电压偏差均显著下降（示例数据：THD下降至低于5%），且在大规模并联系统中保持良好可扩展性。结论是该方法为并联变换器提供了一条计算高效且工程可行的协同控制路径（结论与工程价值）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11218625
📖 第4篇
📌 基于滑模方法的线性不确定系统标称性能渐近恢复研究
A Sliding Mode Approach to Asymptotic Recovery of Nominal Performance for Uncertain Linear Systems
作者：Hyuntae Kim，Hyungbo Shim，Nam Hoon Jo，Mohammad Ataei，Gyunghoon Park
面对工业控制中常见的模型不确定性与未建模扰动，本文提出了一种基于滑模的扰动观测器结构（SM-DOB），旨在实现有限时间内的鲁棒扰动估计与标称性能渐近恢复。研究首先指出传统Q-DOB在恢复精度上受限且依赖扰动内模知识，而所提的积分滑模扰动观测器结合Levant微分器用于高阶导数估计，并通过滑动面设计使实际系统动态在滑动面上被替代为标称系统动态，从而实现无需扰动内模的渐近恢复特性。
实现上，SM-DOB由高阶微分估计模块与积分滑模补偿模块组成，采用不依赖系统高频增益逆的设计以提升小增益环境下的可用性。关键实现要点为Levant微分器参数调节与滑模增益选择，并提供了插件式部署方式，可在不替换基线控制器的前提下直接集成。作者通过李雅普诺夫方法证明了系统的有限时间收敛与全时段稳定性，并对瞬态行为给出严格界。
仿真与BLdc驱动实验验证显示，相较于传统Q-DOB，SM-DOB在存在参数不确定性与外扰时能更精确地恢复标称跟踪性能，且对测量噪声更鲁棒。典型实验结果表明系统跟踪误差显著减少（例如稳态误差下降约50%），扰动补偿响应时间缩短，验证了方法在工业伺服与精密运动控制中的潜在工程价值（结论与工程价值）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11184278
📖 第5篇
📌 一种适用于并网级联逆变器的通用下垂控制策略
A Universal Droop Control for Grid-Connected Cascaded Inverters
作者：Zexiong Wei，Yao Sun，Xiaochao Hou，Mei Su，Kai Sun
级联逆变器在并网接入中面临无需通信的分布式控制需求与电网扰动下的稳定性挑战。本文提出了一种通用下垂策略（ω/P-Q & V/Q），通过在频率下垂律中引入无功项来提升对电网电压波动的适应性，并实现了在并网时的电网形成能力与主动功率支撑。核心创新在于引入了可调的控制角度自由度φ_pq，由有功无功下垂系数共同决定，成为保证稳定性与实现主动支撑的关键参数。
在方法实现上，作者基于小信号分析推导了系统稳定充分条件，并给出φ_pq的设计准则以保证在电网电压跌落等极端条件下仍能保持稳定。控制器结构保持去中心化，无需高速通信，且在频率跌落时能主动提升有功输出以支撑电网。关键实现要点包括下垂系数的调节策略、无功耦合项的滤波设计及在多逆变器并联时的功率分摊规则（关键超参：φ_pq设计，下垂系数比率）。
实验平台由三个逆变模块构成，验证结果显示在电网电压跌落5%时系统保持稳定，在频率跌落0.1 Hz时能主动增加有功输出；此外在阻抗变化与给定功率跟踪工况下动态响应良好。关键数值证据包括在电压跌落情况下系统无失稳事件记录，功率响应时间满足工程要求，验证了该通用下垂控制对级联光伏/储能系统的工程实用性（结论与工程价值）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11189238
📖 第6篇
📌 基于VP-CDNN的动态多准则运动规划器：面向执行重复任务的冗余机器人
A VP-CDNN-Based Dynamic Multicriteria Motion Planner for Redundant Robots With Repetitive Tasks
作者：Siyuan Chen，Zhijun Zhang，Mingjie Ma，Lunan Zheng
针对冗余机械臂在重复性任务中需要动态平衡多个性能目标的问题，本文提出了一种带动态混合器的多准则运动规划框架，该混合器可根据任务进度自适应调整各准则权重，从而在执行过程中动态改变优化侧重点。与常见的静态权重方法不同，动态方案能在任务不同阶段优先保证可操作性、运动平滑或关节角零漂移抑制等目标，使总体性能空间得到扩展并获得更优解。
为实现实时在线求解，作者采用并改进了变参数收敛微分神经网络（VP-CDNN）作为求解器，能够高效处理带不等式约束的时变二次规划问题并保有超指数收敛特性。实现细节包括权重自适应律、约束投影机制以及数值稳定化正则项，关键超参数如收敛速率与投影精度在论文中给出调参经验（关键实现要点：收敛速率设置，约束投影精度）。
仿真与机器人实验在复杂闭合轨迹（心形、花朵形）上验证了方法的优越性。在花朵轨迹任务中，结合关节角漂移抑制与速度范数最小化的动态混合策略使得经归一化的综合性能指标提升约11.4倍，同时在能耗和角漂移方面均有显著改善。结论指出该动态多准则框架能够在重复任务中显著提升工业机械臂的效率与精度，具有良好的实时部署潜力（结论与工程价值）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11207095
📖 第7篇
📌 弱电网下光伏电站STATCOM电压自稳定控制抑制次同步振荡
A Voltage Self-Stability Control of STATCOM for Damping Subsynchronous Oscillation in Photovoltaic Power Station Under Weak Grid
作者：Gaoxiang Li，Songhang Shi，Jining Chen，Xiao Liu
在弱电网条件下，光伏电站面临低短路比引发的次同步振荡（SSO）风险。本文基于阻抗分析指出传统STATCOM在并联等效阻抗改善上作用有限，难以抑制SSO。为此提出了一种STATCOM电压自稳定控制策略，该策略基于d轴畸变电压实时计算并补偿对应畸变电流，且无需使用谐波提取滤波器，有效改善并联阻抗特性，从系统侧等效增强电网刚度以抑制振荡。
实现上，控制器直接测量d轴畸变并实时生成补偿电流，避免了复杂滤波器带来的相位延迟，关键实现要点包括畸变电压的瞬时估计方法、补偿电流的饱和保护机制以及与STATCOM功率回路的协调（关键超参：补偿电流幅值上限，畸变测量带宽）。从阻抗视角看，改进后STATCOM呈现较小且感性为主的并联阻抗，显著降低系统的共振倾向。
理论分析、仿真与实验表明该方法在抑制SSO方面优于传统STATCOM与VSG方案：在电网短路比变化下系统快速恢复且无振荡蔓延，抑振速度与稳定性显著提升。关键实验结论显示在若干弱电网场景中振荡幅值和持续时间均显著下降（例如振荡衰减时间缩短近一半），证明了方法的工程适用性与鲁棒性（结论与工程价值）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11182172
📖 第8篇
📌 用于移动机器人环境感知的胡须式二维接触传感器
A Whisker-Like 2-D Contact Sensor for Environmental Perception of Mobile Robots
作者：Junjie Luo，Siyue Yao，Tao Yu，Yanjun Wang，Hao Wang，Genliang Chen
受自然界动物胡须感知启发，本文提出了一种基于细长弹性梁与表面应变片的胡须式二维接触传感器，旨在实现低成本、可制造性强且能够感知梁中间任意位置接触点的实时传感。论文构建了在摩擦与大变形条件下的显式力—挠度模型，并通过在梁表面布置若干全桥应变片实现局部形变量测量，从而估计接触点位置与作用力。
传感器原型采用碳纤维梁并粘贴三个全桥应变片，通过FPCB集成引线，设计注重低迟滞与高耐久性。关键实现要点包括基于应变映射的反演算法、摩擦建模校正与标定流程（关键超参：应变采样间距，摩擦校正系数）。作者还进行了超过一万次循环加载测试以评估疲劳特性，结果显示结构鲁棒性与可重复性良好。
实验覆盖112组双向弯曲位姿，整体接触点位置平均误差为6.45毫米（占梁长4.45%），在50–100毫米范围内误差降至4.78毫米（3.30%）。在圆柱体识别应用中平均半径误差为0.97毫米，中心误差1.17毫米。机器人集成演示进一步证明该传感器可用于狭窄通道探测（通道宽度测量误差平均2.24毫米）与仅靠触觉进行复杂轮廓跟随。结论表明该胡须式传感器在视觉受限或触觉主导场景下具有显著工程应用潜力（结论与工程价值）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11200005
📖 第9篇
📌 面向机器人操作强化学习的基于动作的对比无监督表征方法
Action-Based Contrastive Unsupervised Representations for Reinforcement Learning Toward Robotic Manipulation
作者：Qi Chen，Chao Ye，Weiyang Lin，Zhitai Liu，Xinghu Yu，Jianbin Qiu，Huijun Gao
为提升视觉输入下机器人强化学习的样本效率，本文提出了基于动作约束的对比无监督表征学习方法Action-CURL，在经典CURL框架上引入了“适度样本”与动作约束信息。方法通过将当前状态作为锚点，利用数据增强生成正样本，从回放缓冲区采样负样本，并创新性地将下一时刻状态作为介于正负之间的适度样本，将动作变化范围映射为状态相似性的软约束以引导表征学习。
实现细节包括对比损失中加入适度损失项、动作约束正则化以及与策略学习的联合训练流程。训练超参数如批量大小、学习率与负样本数量在文中给出并经过敏感性分析（关键超参：批量大小、适度损失权重）。该方法在保持较低训练开销的同时，通过动作信息强化了表征的语义一致性，便于强化学习算法更快收敛。
在DMControl套件与工业机器人实物任务上的验证显示，Action-CURL在50万步基准下平均只需CURL步数的58.85%即可达到同等表现；与M-CURL相比额外训练时间开销仅约1.9%，远低于M-CURL的29.1%。真实机器人开门模仿学习中亦表现出更快收敛与更低训练损失。消融研究证明了适度损失与动作约束在早期训练中对提升效率的关键作用。结论是Action-CURL为数据稀缺的机器人操作场景提供了高效的表征增强路径（结论与工程价值）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11185291
📖 第10篇
📌 面向48V数据中心电压调节模块的有源钳位半桥CDR变换器
Active Clamped Half-Bridge CDR Converter for 48 V Data Center Voltage Regulator Modules
作者：Zehui Li，Qishan Pan，Jiawei Liang，Junrui Liang，Minfan Fu，Haoyu Wang
为满足48V总线到超低压（如1.8V/高电流）数据中心VRM的高降压比与宽输入电压要求，本文提出了一种有源钳位半桥CDR拓扑，通过在原边谐振回路中引入谐振电容并在副边CDR结构上加入有源钳位开关，实现原边开关的零电流软开关（ZCS）。该设计通过将原边开关导通时间与漏感-谐振电容半周期匹配，既降低了开关电压应力，又避免了占空比丢失问题，从而能在60V输入条件下使用80V器件降低成本。
实现要点包括钳位开关时序设计、谐振电容选型以及与主功率级的时间协调（关键超参：谐振频率匹配，钳位开关占空比）。该拓扑避免了硬开关电压尖峰，使原边开关电压应力降低约33%，并抑制体二极管续流与原副边环流，从而提升整体效率并利于磁集成。
作者构建了500kHz工作频率、48V输入、1.8V/40A输出的样机，并在40–60V宽输入范围内测试验证。实验结果显示峰值效率达92.24%，原边ZCS与占空比丢失消除特性得到实测确认。总体结论是该有源钳位半桥CDR在实现高功率密度与磁集成的同时，提供了面向48V总线VRM的工程化可行方案（结论与工程价值）。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11184387
点击关注 获取更多精彩