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欢迎阅读IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊2026年issue2推送（第11期/共18期）。本期推送精选了10篇研究论文，内容聚焦于先进控制理论、智能诊断与容错技术在复杂工业系统中的应用。具体研究主题涵盖：针对新能源电网的保护与控制协同策略、基于深度学习和优化算法的航天器故障诊断、面向网络化系统和电池管理的事件触发控制、自主机器人的动态避障规划、电力电子变换器的容错模型预测控制，以及应对传感器故障、迟滞非线性、柔性振动等多种挑战的高性能鲁棒控制方法。这些研究为提升现代工业系统的可靠性、效率与智能化水平提供了前沿的理论支撑与创新解决方案。本文最后总结了这些工作在工程化部署中的应用价值与适配建议，便于读者将研究成果转化为工业实践。
本期目录
📖 第1篇：基于控制-保护协同的逆变器主导电网中工频突变量距离保护性能提升研究
📖 第2篇：基于灰狼优化器的集成深度双向GRU网络用于航天器故障诊断
📖 第3篇：离散时间模糊系统的事件触发H∞控制：一种半离散时间环路泛函方法
📖 第4篇：基于云集成电池管理系统的事件触发鲁棒锂离子电池荷电状态估计
📖 第5篇：基于扩展欧氏距离的模型预测控制：面向安全关键型动态避障
📖 第6篇：基于故障诱导状态方程建模的三电平T型变换器容错模型预测控制
📖 第7篇：具有传感器故障与未知动态的级联非线性系统容错预设性能控制
📖 第8篇：保证抗退绕性能与能量效率的固定时间L₂姿态控制
📖 第9篇：基于分数阶相位校正前馈重复控制与快速收敛增广观测器的永磁同步电机无静差电流调节
📖 第10篇：基于模糊观测器的离散时间非线性迟滞系统自适应改进隐式逆控制及其应用
📖 第1篇
📌 基于控制-保护协同的逆变器主导电网中工频突变量距离保护性能提升研究
Enhancing Superimposed-Based Distance Protection in Inverter-Dominated Grids Based on Control-Protection Coordination
作者：Kaijie Wang，Xiangning Lin，Fanrong Wei，Zhengtian Li，Jingyi Gao，Hanli Weng
本文面向大比例逆变器接口分布式电源(IIDG)主导电网中的距离保护失灵问题，首先明确问题背景与目标：在新能源（光伏、风电）大规模并网下，IIDG在故障期间等效为受控电流源，改变了电网工频故障分量网络的线性特性，导致传统工频突变量距离保护（PFSDP）判据失效。针对这一挑战，文章提出了一个基于控制-保护协同(CPC)的紧急控制框架，包含两类紧急策略：一类为延时策略（在故障后、LVRT策略启动前保持PQ控制，允许负序分量通流），另一类为主动策略，通过锁存与相位跟踪动态调整IIDG输出参考，使注入系统的正序故障分量电流接近于零，从而恢复故障分量网的线性规律，保证PFSDP的动作判据成立。整体架构说明了输入为并网电流与电压测量、输出为IIDG控制参考的闭环信息流，并阐明了与现有LVRT/负序抑制策略的差异与兼容路径。
在实现细节上，研究描述了CPC触发与执行的时序逻辑、参考计算与PLL相位同步方案，并给出了关键实现要点：如何在5–10ms窗口内切换控制模式、如何在采样级别锁存相位幅值信息以避免数值抖动、以及如何将该参考下发到逆变器控制器以满足瞬态响应。文中还对控制器鲁棒性和实时性做了讨论，提出了基于快速检测的故障判据与冗余保护逻辑，列举了可能的安全约束与优先级调度。关键超参数包括延时窗口(5-10ms)与PLL跟踪带宽两项，在文中给出调参建议以平衡灵敏度与稳定性。
实验与仿真部分采用PSCAD/EMTDC与动态实验室平台，覆盖多种不对称故障类型及不同过渡电阻，评价指标包含区内/区外故障判别率、误动/拒动率与动作时间。结果显示：采用CPC后，PFSDP在复杂IIDG并网条件下能够恢复对区内/区外故障的正确判别，动作时间数毫秒级，并在多种过渡电阻条件下保持可靠性；另外，基于CPC的PFSDP在误动率与拒动率上均显著改善，验证了恢复线性特性这一理论假设的有效性。工程结论是：通过兼顾控制端与保护端的协同策略，可在不改造大规模IIDG硬件的前提下，显著提升电网故障保护的适应性与鲁棒性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11208251
📖 第2篇
📌 基于灰狼优化器的集成深度双向GRU网络用于航天器故障诊断
Ensemble Deep Bidirectional GRU Network With Grey Wolf Optimizer for Spacecraft Fault Diagnosis
作者：Weimeng Chu，Jiaxing Li，Dayi Wang，Chengrui Liu，Fangzhou Fu
本文针对现代航天器复杂系统中故障诊断的工程化痛点，提出了一种基于深度双向GRU的分类器集成框架，并使用灰狼优化器(GWO)对集成权重进行搜索与优化。研究首先定义了航天器姿态与子系统的故障模式识别问题，明确输入为时序状态量（角速度、姿态误差、电流电压等），输出为离散化的故障类别标签。整体技术路线包括数据预处理与特征标准化、搭建若干独立的深度双向GRU基分类器、并通过GWO在验证集上寻找最优的集成权重，从而提升整体诊断精度与鲁棒性。与传统单模型或简单投票/平均的集成方式不同，GWO为集成权重提供了全局搜索能力，从而缓解单模型陷入局部最优的风险。
实现细节方面，作者在数据管线上采用了批量归一化与Dropout提高训练稳定性并防止过拟合，训练采用交叉熵损失并加入L2正则化，优化器为Adam，初始学习率设为0.001，批量大小为64，早停与学习率衰减策略用于防止过拟合。对于集成阶段，GWO的种群规模与迭代次数在文中给出经验范围，并将权重约束（非负且归一化）作为优化约束以保证最终预测为概率分布。文中还说明了模型部署的注意点：模型压缩与基分类器数量的折中、在线增量学习策略以适应飞行数据分布漂移等关键实现要点。
在地面仿真平台上的评估表明：单一深度双向GRU在测试集上达到了准确率=97.41%，同时训练时间低于LSTM/Transformer等复杂结构；通过GWO优化的集成模型进一步将准确率提升至97.90%，在多个故障模式下表现出更稳定的召回率和更低的误报率。消融实验表明，去掉GWO权重优化或减少基分类器数量都会导致性能显著下降，证明了集成权重优化对于鲁棒诊断的重要性。工程化结论为：该框架在有限训练数据与实时性要求下能提供高精度、高可靠的故障诊断能力，适合嵌入地面测试与飞行保障流程。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11200007
📖 第3篇
📌 离散时间模糊系统的事件触发H∞控制：一种半离散时间环路泛函方法
Event-Triggered H∞ Control for Discrete-Time Fuzzy Systems: A Semi-Discrete-Time Looped Functional Approach
作者：Wen-Hu Chen，Chuan-Ke Zhang，Kang-Zhi Liu，Yuan-Hang Yang，Yong He
文章聚焦于网络化控制系统中带有模糊建模特性的离散时间系统，目标是在带宽受限与通信代价约束下同时保证系统稳定性与H∞性能。研究提出了基于隶属度的累积误差事件触发机制，该机制不仅考察当前误差，还对历史误差进行累加，当累积量超过阈值或达到最大触发间隔时触发控制更新，从而在接近稳态时显著降低通信频率。理论贡献方面，作者提出了一种半离散时间环路泛函分析方法，放宽了对泛函在每次触发时刻负向前差分的严格要求，仅约束其在触发间隔内的整体趋势，从而减少分析保守性并建立事件触发条件与H∞性能之间的直接联系。
实现细节包括模糊隶属度的权重分配、触发阈值的自适应设计与控制器增益的协同优化。数学上通过构造相应的Lyapunov-型泛函并推导出基于线性矩阵不等式（LMI）的充分条件，实现控制器增益与事件触发参数的联合设计。仿真实验在倒立摆与卡车-拖车模型上进行了验证，文中给出触发率、通信开销与控制性能之间的权衡曲线，并讨论了触发机制对鲁棒性的影响。
实验结果表明，在满足相同H∞指标的前提下，新方法显著降低了控制信号触发次数和通信数据量（典型场景触发率下降可达数十百分比），并在复杂非线性任务中保持良好控制性能。文中通过消融实验展示了隶属度累积触发与半离散泛函的协同优势，结论指出该方法适用于智能电网、多智能体与远程控制场景，能够在保证鲁棒性的同时大幅提升网络资源利用效率。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11180190
📖 第4篇
📌 基于云集成电池管理系统的事件触发鲁棒锂离子电池荷电状态估计
Event-Triggered Robust State of Charge Estimation for Lithium-Ion Battery With Cloud-Integrated Battery Management System
作者：Tong Yang，Yan Li，Pu Ren，Yi Zeng，Daduan Zhao，Zhen Zhuang，Xiangyang Xing
面对电动汽车云集成电池管理系统（CIBMS）中通信带宽受限与非高斯噪声干扰的现实问题，本文提出了一套面向云端部署的事件触发鲁棒SOC估计方案。研究核心包括：基于事件触发通信机制的按需数据上报策略、采用二阶分数阶模型描述电池动态以捕捉记忆效应，以及提出一种改进的分数阶扩展卡尔曼滤波器（IFOEKF）和其鲁棒变体RIFOEKF以应对非高斯噪声与测量不完整性。总体系统框架说明了本地采集→事件触发判断→云端估计→测量补偿的闭环流程，并在协议层给出未上报数据的补偿策略以保证估计连续性。
实现细节上，IFOEKF在测量方程线性化处加入补偿项以减小线性化误差，并结合Masreliez–Martin方法与自适应协方差更新形成RIFOEKF，从而提升对非高斯噪声的鲁棒性。事件触发阈值与最大触发间隔的设置对性能-通信权衡至关重要，文中给出了多工况下的经验参数范围与在线自适应调整策略。关键超参数包括触发阈值与最大触发间隔，并对其灵敏度进行了分析。
在DST、FUDS、UDDS等不同驾驶工况与温度条件下的验证显示：与FOEKF/IFOEKF及现有GMCC‑CKF方法相比，提出的ET‑RIFOEKF在通信量上最大可将电流/电压数据传输率分别降低约68%和39%，同时保持平均绝对误差在1%以内。结果表明，该方法在实际工程中能有效平衡云端资源利用与估计精度，具备直接工程化部署潜力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11201234
📖 第5篇
📌 基于扩展欧氏距离的模型预测控制：面向安全关键型动态避障
Extended Euclidean Distance-Based Model Predictive Control for Safety-Critical Dynamic Obstacle Avoidance
作者：Bo Zhang，Jian Pan，Zihao Huang，Junjie Wen，Zongze Wu，Ben M. Chen
针对自主移动机器人在复杂动态环境中避障时传统距离度量忽视速度信息的问题，本文提出了基于扩展欧氏距离(EE)的时空碰撞风险评价方法，并将其嵌入分层运动规划与局部优化框架。整体技术路线分为两层：全局路径搜索层使用EESM（扩展欧氏安全度量）引导的动力学A*生成动力学可行参考路径，局部层采用将MPC与扩展控制屏障函数(ECBF)结合的MPC‑ECBF优化器进行实时轨迹生成，保证动力学约束与安全约束双重满足。该方法通过在距离度量中融入障碍物速度信息，实现更准确的时空碰撞风险估计，从而减少错误避障行为与轨迹振荡。
实现上，作者对EE度量的计算进行了数值化近似以保证实时性，MPC‑ECBF的约束采用二次规划求解器并引入软约束以兼顾可行性。仿真与实车实验中使用多种动态障碍物场景评估系统，关键实现要点包括运动原语采样策略与ECBF‑MPC求解器参数的调优方法，文中还讨论了在传感器不确定性下的鲁棒性处理。
实验结果显示：相较于基于经典欧氏距离的方法，本方法在复杂动态场景中将碰撞概率降低18.75%，并使轨迹速度方差减少52%，导航成功率显著提高且轨迹更平滑。结论指出，该分层架构与EE度量适合安全关键型机器人任务，尤其在障碍物速度变化显著的城市或工厂环境中具有明显优势。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11217314
📖 第6篇
📌 基于故障诱导状态方程建模的三电平T型变换器容错模型预测控制
Fault-Tolerant Model Predictive Control for Three-Level T-Type Converters Based on Fault-Induced State Equation Modeling
作者：Tianxu Cao，Dehao Kong，Chaohui Zhang，Bo Long，Marcelo Lobo Heldwein
本文针对三电平T型变换器（3LT²C）在开路开关故障情况下的容错控制提出了基于故障诱导状态方程的建模方法，并将其直接用于有限控制集模型预测控制（FCS‑MPC）框架中以实现快速容错。研究首先分析了单开关与双开关开路的所有可能工况，提取故障诱导项并构建统一的状态空间模型，从建模层面为容错控制提供精确的动态描述，区别于以往仅调整矢量/占空比的方法。
控制结构采用双环方案：外环为PI电压/电流参考生成器，内环为基于故障模型的FCS‑MPC，成本函数同时考虑网侧电流质量和中点电压平衡。文中详细给出成本函数构建、权重动态调整策略与FCS操作集合的约束处理。关键实现要点包括故障模型的实时识别与成本权重自适应，以保证在不同故障场景下的运行质量与可行解存在性。
实验结果在多种开路故障场景下表明：与顺序MPC和三矢量MPC容错方法相比，本文方法在网侧电流总谐波失真（THD）、中点电压平衡度与故障覆盖范围方面均有明显改善。文献强调该方法能有效覆盖单开关及挑战性更高的双开路故障，工程结论为：通过精确的故障诱导建模，FCS‑MPC可在不更换硬件的情况下显著提升变换器的运行可靠性与容错能力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11214711
📖 第7篇
📌 具有传感器故障与未知动态的级联非线性系统容错预设性能控制
Fault-Tolerant Prescribed Performance Control of Cascade Nonlinear Systems With Sensor Faults and Unknown Dynamics
作者：Kai‑Di Xu，Jin‑Xi Zhang，Tianyou Chai
本文研究对象为级联严格反馈形式的非线性系统，在存在乘性/加性传感器故障与完全未知内部动态时，如何保证跟踪性能被预设约束的问题。作者提出了一种容错预设性能控制方法，核心思想是不依赖系统动态、故障边界或扰动上界的先验知识，也无需参数自适应或函数逼近。设计采用基于障碍函数的中间控制律，通过合理构造性能漏斗与控制律，将输出误差严格约束在预定的精度与收敛时间范围内，并保证闭环信号有界性。
在实现上，文中提出的控制器结构避免了导数计算、故障估计与复杂的函数逼近器，从而降低实际工程实现复杂度。关键实现要点包含障碍函数参数设计与中间控制律的平滑化处理，以防止控制饱和与穿越奇异。稳定性分析采用Lyapunov方法证明，表明在给定的预设性能下系统可实现渐近或有限时间收敛。
实验在串联柔性连杆机器人上进行验证：在第二关节锁定且模拟传感器发生乘性与加性故障的情况下，所提控制器能够保证第一关节角位置误差被约束在预设的性能漏斗内，跟踪精度显著优于LQR等传统方法。结论指出该方法可同时处理多类传感器故障与未知扰动，适用于对可靠性要求极高的机器人与航天系统。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11185278
📖 第8篇
📌 保证抗退绕性能与能量效率的固定时间L₂姿态控制
Fixed-Time ℒ₂ Attitude Control Guaranteeing Anti-Unwinding Performance and Energy Efficiency
作者：Bing Xiao，Mehdi Golestani，Nguyen Xuan‑Mung，Saleh Mobayen，Quanmin Zhu
本文面向柔性航天器姿态控制问题，提出一种兼顾固定时间稳定性、能量效率与抗退绕性能的L₂姿态控制方法。基于单位四元数描述，作者首先构造了一个新的固定时间稳定系统，给出严格的收敛时间上界估计且与初始条件无关；随后提出了包含四元数标量初始符号的无奇异抗退绕滑模面，确保系统沿最短旋转路径收敛并避免四元数退绕带来的绕远路问题。
控制律设计中引入了时变缩放函数以降低初始控制力矩，提升能量利用效率，并以滑模变量为性能输出向量证明了从外部干扰到性能输出的固定时间L₂增益可被上界化。实现细节包括滑模面参数的选择、时变缩放函数的调参策略与抗饱和机制，文中还通过仿真与Speedgoat实时试验验证了控制器的可实现性。
结果表明新方法在收敛速度、稳态精度、抗干扰能力和能耗方面均优于现有的快速固定时间与终端滑模方法，且有效避免了退绕现象。工程上，这一框架对能源受限且对姿态精度和收敛时间有严格要求的柔性航天器任务具有直接参考价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11205983
📖 第9篇
📌 基于分数阶相位校正前馈重复控制与快速收敛增广观测器的永磁同步电机无静差电流调节
Fractional-Order Phase-Corrected Feedforward Repetitive Control With Fast Convergent Augmented Observer for Static-Errorless Current Regulation in PMSM
作者：Jiaxing Ye，Mingyi Wang，Shun Cai，Chengming Zhang，Liyi Li
为了解决PMSM电流控制中周期性扰动抑制与收敛速度慢的问题，本文提出了一种将分数阶相位校正前馈重复控制(FPFRC)与快速收敛增广观测器(FCAO)结合的复合控制策略。框架基于内模原理设计前馈重复环以抑制周期谐波，同时通过分数阶相位滞后/超前项补偿内模延迟和通道相位滞后，以提高重复控制的鲁棒性与增益稳定性。FCAO设计中增广了电流积分项以解耦测量噪声与高增益观测器之间的耦合，保证估计误差在固定时间内收敛。
实现细节包含分数阶相位算子的数值实现、重复控制环的周期长度与 µ 参数调优、观测器增益的选择以及滤波器对噪声的处理。关键实现要点为相位补偿模块与增广观测器非线性校正，并在实验平台上对10Nm与20Nm负载工况下的dq轴电流纹波、THD与主要次谐波进行了详细测量。
实验结果表明，FPFRC‑FCAO在动态与稳态性能上均优于传统CESO与常规重复控制：dq轴电流纹波与相电流THD显著降低，动态响应时间缩短15.5%–35.5%，并在扰动与频率变化下展现出良好鲁棒性。该策略在高精度伺服与电驱动系统中具有推广价值，特别适合对电流静差有严格要求的工程场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11201929
📖 第10篇
📌 基于模糊观测器的离散时间非线性迟滞系统自适应改进隐式逆控制及其应用
Fuzzy Observer Based Adaptive Improved Implicit Inverse Control for Discrete-Time Nonlinear Hysteretic Systems and Its Application
作者：Xiuyu Zhang，Tongtong Wang，Junjie Xu，Xinkai Chen
针对离散时间非线性系统中普遍存在的迟滞特性与仅输出可测的工程场景，本文提出了基于模糊状态观测器的自适应输出反馈控制框架(NFOAOFC)，并结合一种改进的离散时间迟滞隐式逆算法以补偿迟滞非线性。研究首先构建了离散时间模糊观测器用于估计不可测状态，使得在仅有输出的条件下仍可实现高精度控制；随后提出隐式逆算法，从“迟滞临时控制器”直接提取实际控制输出，以避免构建复杂的显式迟滞逆模型。
实现细节包括模糊系统规则的构建、观测器增益设计与离散时间反步控制中针对非因果问题的数值低通滤波器引入。关键实现要点為模糊观测器结构与隐式逆搜索机制，文中详细讨论了搜索频率、计算复杂度与实时性之间的权衡，并给出降低平均搜索频率的改进策略。
在基于介电弹性体驱动器(DEA)的实验平台上，NFOAOFC在单频、多频及非平稳轨迹跟踪任务中均显著优于无补偿、适应反步及PID方法：最大绝对误差与均方根误差均有明显下降，且平均搜索频率降低约6–7倍，大幅减轻了计算负担。工程结论显示，该方法适用于精密运动控制与智能材料驱动器等对迟滞补偿有高要求的应用场景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11184389
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