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欢迎阅读IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2026年issue1推送（第8期/共13期）。本期推送共包含10篇研究论文简介，内容聚焦于先进控制理论与电力电子技术在多个前沿领域的创新应用，主要涵盖数据驱动、模型预测控制（MPC）、可微ADMM、仿生机器人、无位置传感器技术、复数值滑模控制、混合AC/DC微电网协调、高效整流/变换拓扑、光子驱动电机与多模态模仿学习等方向。这些研究展示了工业电子领域在提升系统自主性、能效、鲁棒性和智能化水平方面的最新进展。以上工作将对智能底盘、高性能驱动、海洋与医疗机器人及电力系统的工程化落地产生重要推动作用。
本期目录
📖 第1篇：数据驱动模型预测控制的自动超参数调优：一种提升车辆稳定性的可微ADMM方法
📖 第2篇：面向未知目标的仿生䲟鱼机器人自主搭车控制策略
📖 第3篇：基于端电压变换的无位置传感器BLDCM换相误差自校正方法
📖 第4篇：三相功率变换器的复滑模平均控制：一种无需解耦的高性能控制策略
📖 第5篇：多端口交直流混合微电网的协调功率互济控制
📖 第6篇：采用中心抽头变压器的低导通损耗倍流整流器
📖 第7篇：光子驱动永磁直流电机系统的无差拍速度控制
📖 第8篇：基于深度多模态模仿学习的机器人辅助医学检查框架
📖 第9篇：一种新型无位置传感器无线永磁交流电机的设计与控制
📖 第10篇：基于3D打印技术的轴向磁通同步磁阻电机开发与制造
📖 第1篇
📌 数据驱动模型预测控制的自动超参数调优：一种提升车辆稳定性的可微ADMM方法
Automated Hyperparameter Tuning for Data-Driven MPC: A Differentiable ADMM Approach for Enhancing Vehicle Stability
作者：Haoqi Hu，Lin Zhang，Yiding Hua，Chunlai Zhao，Wei Pan，Hong Chen
本文面向分布式驱动电动汽车的扭矩矢量控制问题，明确提出在复杂路况下提升操纵性与稳定性的需求。文章构建了一个由数据驱动预测运动控制模块与基于优化的权重调节模块组成的整体框架，输入为车辆状态与历史数据，输出为MPC控制序列与自动调优后的权重参数。核心技术为将超参数调优表述为一个双层优化问题，并设计了基于可微交替方向乘子法的梯度计算策略，以替代依赖精确非线性模型或贝叶斯类概率搜索的方法，从而实现实时在线的参数调整与闭环性能提升。
实现细节包括对原始车辆数据做系统辨识与特征扩展，并在内层MPC中采用带权重的二次目标函数作为性能度量。优化过程中利用可微ADMM对MPC求解器做可导化处理，以获得权重关于轨迹的显式梯度；训练/在线更新采用带动量的梯度下降变体，结合低延迟在线估计模块以满足实时性约束。关键实现点为在线梯度计算与MPC求解器的稳定化约束，保证在模型不精确时仍能输出正确的调参方向。
在积雪路面进行的实车实验包括双移线（DLC）与蛇形绕桩测试，基于对比手动调参与既有基于梯度方法的方案，本文报告了明确量化结果：操纵性提升33.02%、侧向稳定性提升27.19%、乘坐舒适性提升20.78%。进一步对比可微ADMM与传统梯度调优，三项指标分别再提高19.62%、5.23%与34.5%。结论表明该方法在复杂工况下具有显著的工程价值与在线部署潜力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11119192
📖 第2篇
📌 面向未知目标的仿生䲟鱼机器人自主搭车控制策略
Autonomous Hitchhiking Control Strategy of a Novel Robotic Remora for Unknown Targets
作者：Lianyi Yu，Zhengxing Wu，Jian Wang，Junzhi Yu，Min Tan
本文面向非结构化水下环境中对未知目标实现可靠附着的需求，提出了一个包含自适应深度控制、未知目标位置估计与接近与附着控制三大模块的完整系统框架。系统输入为鱼眼相机视觉、超声/距离与力反馈等多模态传感，输出为机器人推进与附着动作。核心创新包括基于中枢模式发生器（CPG）差动拍动策略实现深度控制解耦，以及结合鱼眼成像与开放世界检测实现无标记目标定位。
实现细节方面，视觉定位采用YOLO-World配合鱼眼成像模型提取方位角观测，并用卡尔曼滤波融合量测形成位置估计；深度控制在笛卡尔空间通过CPG差动拍动与不对称调制实现快速收敛，关键实现要点为拍动调制因子与视觉—运动解耦策略。接近控制阶段使用模型预测路径积分（MPPI）进行大尺度规划，并在微尺度附着处融合距离与压力传感做闭环调节，确保稳健附着。
实验在5m×4m×1.2m水池中开展，评价指标涵盖深度稳态误差、定位误差与附着成功率。结果显示深度稳态误差可控在±1cm以内，系统在不同目标与姿态下实现了高鲁棒附着；关键数值包括附着成功率=~X%（场景相关）、深度误差≤1cm与定位恢复时间显著下降。总体结论为所提框架在无标记、非协作环境中具备良好工程化应用潜力，尤其适合生态监测与跟随式能量节约移动。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11130588
📖 第3篇
📌 基于端电压变换的无位置传感器BLDCM换相误差自校正方法
Commutation Error Autocorrection Method of Position Sensorless BLDCM Based on Terminal Voltage Transformation
作者：Hao Jin，Ximing Liu，Jinjin Xie，Benwei Wu，Shiqiang Zheng
本文针对高速无位置传感器BLDCM在磁悬浮控制力矩陀螺（MSCMG）中的换相误差问题提出闭环自校正方案。作者分析了换相误差与非工作相端电压积分（IPTVI）的数学关系，并提出通过硬件电路将IPTVI转换为平滑模拟电压，作为闭环反馈量以实时校正换相点。该方法避免了对高采样频率的依赖，解决了传统开环查表法在速度变化与非线性延迟下的精度不足问题。
在实现方面，设计了专用的端电压积分转换电路，将高频变化的IPTVI转换为低频且平滑的模拟量，并以此作为PI闭环的反馈输入。关键实现要点包括模拟反馈滤波设计、PI参数整定策略与对系统延迟的鲁棒性约束。该方案降低了对高速A/D与软件采样的依赖，利于航天级别系统的可靠实现。
在MSCMG平台的实验覆盖多种转速与负载工况，结果表明在高达15000 rpm的超高速下也能有效消除换相误差；关键性能改善包括谐波抑制显著、直流母线电流更平滑，以及在额定转速下整体功耗降低约17.2%。结论是该硬件+闭环方法对高性能航天电机具有显著能效与稳定性提升价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11124583
📖 第4篇
📌 三相功率变换器的复滑模平均控制：一种无需解耦的高性能控制策略
Complex Sliding Averaging Control for Three-Phase Power Converters
作者：Arnau Dòria-Cerezo，Pau Boira-Pujol，Víctor Repecho，Domingo Biel
本文聚焦三相功率变换器中由相间耦合引起的控制复杂性，提出了基于复数值滑模控制（cSMC）的两类策略：复滑模平均控制（CSA）与改进的零矢量复滑模平均（zCSA）。通过将三相量映射到复平面，控制器天然包含了解耦机制，无需额外的解耦环，从而简化实现并提升动态鲁棒性与跟踪性能。
实现上，作者对数字微处理器的执行算法做了优化：CSA在采样周期内对两个相邻有效开关矢量进行时间平均逼近复数控制信号，zCSA额外引入零矢量占空比调整以调节控制增益并降低纹波。关键实现要点包括时间平均调制策略与低计算量的数字化算法，便于在嵌入式平台落地。
通过仿真与基于VSI的实验对比，CSA/zCSA在关键指标上超越传统扇区实现（SbI）：在THD、RMSE与控制能耗（ISU）等方面表现更优；具体实验数据表明THD显著下降、RMSE降低，并保持实现复杂度低。结论：该方法为对动态响应与实现简易性有严格要求的工业场景提供了实用控制解。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11123152
📖 第5篇
📌 多端口交直流混合微电网的协调功率互济控制
Coordinated Power Mutual Support Control for Multiport Hybrid AC/DC Microgrids
作者：Li He，Yong Li，Changfeng Liao，Bin Xie，Chaoyang Chen，Yijia Cao
本文面向包含多端口、多电压等级的交直流混合微电网，提出一种基于模型预测控制（MPC）的跨电网功率协调框架。研究先建立了统一的离散状态空间模型，将交流频率与直流电压通过能量守恒-容量差异的方法进行物理统一，进而在优化器内同时考虑系统稳定性与跨网传输成本，使不同子电网在统一目标下协同互济。
实现细节包括对目标函数设计的两项权衡：一方面最小化跨电网功率传输以降低损耗，另一方面抑制频率/电压波动以保证稳定性。控制器通过本地母线观测获取频率/电压信息，无需额外通信链路。关键实现要点为惩罚系数在线调整与本地MPC求解，兼顾工程可实施性与收敛性。
在RT-LAB的HIL实验中，面对中压交流与中压直流同时扰动的场景，所提策略能有效调用低压交流与直流子网提供互济功率，显著改善受扰子网的频率/电压跌落；关键评估结果显示全局性能优于功率均分策略且在跨网功率规模上实现了更小的传输量，表明该方法在实际多端口混合电网调度中具有明显工程优势。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11121835
📖 第6篇
📌 采用中心抽头变压器的低导通损耗倍流整流器
Current Doubler Rectifier Using Center-Tapped Transformer for Low-Conduction Losses
作者：Ji-Yeon Kim，Jae-Kuk Kim
针对高电流、低输出电压场景（如电动汽车、数据中心），本文提出了一种基于中心抽头变压器的改良倍流整流器拓扑，以降低次级导通损耗。设计理念是使续流期间电感电流仅流经一半次级匝数并引入低耐压二极管（D_F）承担续流，从而减少整流器与变压器的功率损耗，提高整机效率。
文章将该拓扑应用于移相全桥（PSFB）转换器，分析了电流分布、ZVS范围与瞬态开关损耗的影响；关键实现点包括D_F电流分配电容C_F的选取与变压器抽头比设计。虽然引入C_F会略微影响ZVS裕度，但整体在整流与开关损耗上的收益明显。
350W样机在400V输入、满载工况下测得峰值效率94.2%，相比传统CDR效率更高；热成像显示整流二极管温降约3.7°C。结论是该拓扑通过小代价（增加低耐压二极管），在高电流应用中显著降低导通损耗，具备良好工程可行性与热管理优势。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11151674
📖 第7篇
📌 光子驱动永磁直流电机系统的无差拍速度控制
Deadbeat Speed Control for Photon-Driven PMDC Motor System
作者：Dingyi Lin，Fujin Deng，Wei Hua，Ming Cheng，Zhe Chen
本文研究了将光子驱动（光纤+PPC）技术与无差拍速度控制相结合，用于永磁直流（PMDC）电机驱动，以降低电压纹波与电磁干扰。系统框架包括高功率激光二极管（HPLD）驱动、光纤输送与光电功率转换（PPC），控制器直接计算HPLD注入电流以实现无差拍控制目标，从而加快响应并提高抗扰动性能。
实现要点包括在线辨识电机的粘性摩擦系数以更新系统模型，以及对PPC输出电压與电枢电流应用移动平均滤波以平滑反馈。控制器在每个采样周期基于参考速度直接计算下一周期所需注入电流，关键超参数为采样周期与滤波窗口大小，二者在实验中经调优以在延迟与稳态误差间取得平衡。
实验表明相较于传统PI控制，本文方法在阶跃与正弦跟踪以及负载突变下均具有更短的响应时间和更小的稳态误差；关键指标包括响应时间显著缩短、抗扰动恢复更快、以及参数整定更便捷。该路线特别适合对EMI敏感的应用，如系留无人机与舰载/空间系统的驱动。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11176155
📖 第8篇
📌 基于深度多模态模仿学习的机器人辅助医学检查框架
Deep Multimodal Imitation Learning-Based Framework for Robot-Assisted Medical Examination
作者：Weiyong Si，Ning Wang，Rebecca Harris，Chenguang Yang
本文面向机器人执行医学超声动脉扫描的初始配准任务，提出了一个集成深度多模态模仿学习、柔顺控制與轨迹优化的统一框架。系统输入包含RGB图像、超声图像、接触力和本体感知信息，模仿学习模块输出期望运动轨迹与接触力，为下层柔顺控制器提供参考，实现安全且高精度的配准。
技术实现上，作者利用多模态深度网络融合视觉與力觉信息进行轨迹/力预测，并在其后加入笛卡尔空间柔顺控制器与轨迹优化规划器以平滑动作并保证安全。关键实现要点为训练数据的多模态同步标注、网络的正则化策略与在线力反馈闭环，保证系统在真实人体受试者上的泛化性与安全性约束。
在仿体与真人受试者实验中，系统将自主超声扫描成功率从75%提升到90%，在泛化测试中成功率仍达≥78%且平均操作时间控制在40秒以内；接触力误差稳定在1.5N以下。结论是该框架显著减轻了临床医生的重复负担，并具备推广到更完整检查流程的潜力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11122899
📖 第9篇
📌 一种新型无位置传感器无线永磁交流电机的设计与控制
Design and Control of a Novel Position-Sensorless Wireless Permanent Magnet AC Motor
作者：Yuxin Liu，Tianci Wang，Zhengge Chen，Chunhua Liu
本文提出一种基于PCB线圈的无线电机（WPT）系统，目标是实现电机端完全无位置传感器與无通信的主端控制架构。系统通过主端高频电流分析估计转子角度/速度，并利用三通道无线功率传输（WPT）实现能量與控制数据的同步传输，从而简化电机侧硬件并避免通信延迟影响。
控制策略采用了基于解耦双同步参考锁相环（DDSRF-PLL）的速度估计与反馈控制方法，关键实现要点包括主端高频电流观测与基于该观测的角度估计滤波器设计。该方案使电机侧无需编码器或通信模块，从而极大提升系统紧凑性与可靠性。
在800 rpm、1.5 N·m的验证平台上系统实现了稳定无位置传感器运行，实验效率达83.6%，并表现出平滑启动与精确的位置/速度估计。结论指出此类无位置传感器无线电机特别适用于需要完全电气隔离或免维护的应用，如管道机器人与医疗设备。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11123539
📖 第10篇
📌 基于3D打印技术的轴向磁通同步磁阻电机开发与制造
Development and Manufacturing of Axial-Flux Synchronous Reluctance Motors With 3-D Printing Technology
作者：You Zhou，Junyao Liu，Fanbo Meng，Kailiang Yu，Guanghui Yang，Yaojie He，Desmond K. B. Lau，Pei Wang，Christopher H. T. Lee
针对同步磁阻电机在提高功率密度时受传统叠片工艺限制的难题，本文提出利用3D打印（SLM）制造具有三维磁通路径的轴向磁通同步磁阻电机（3D-AF-SynRM）。设计框架为电磁-结构协同优化，通过将磁障三维化以提高凸极比，同时将机械应力方向调整以免除传统加固磁桥，显著改善磁性能与机械完整性的矛盾。
作者建立了三类模型（Model-S、Model-L、Model-P）用于高精度仿真、快速优化与制造可行性验证，并在设计流程中引入了线性化快速模型以显著降低计算成本。转子采用Fe-3.5%Si粉末通过SLM打印而成，关键制造要点包括打印参数、热处理与几何公差控制，确保既有电磁性能又满足高速机械强度要求。
原型在3000 rpm下实现平均转矩3.58 Nm，转矩密度4.43 Nm/L（提升132%），凸极比达3.55且转矩脉动仅7.8%。机械应力分析显示在20000 rpm时形变仅22 μm，表明该三维拓扑既可制造也可承受高速运转。结论是3D打印为电机拓扑创新提供了强大制造能力，有望为高功率密度电机设计开启新方向。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11130604
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