马宏军科研成果

更新日期：2023年6月9日 姓 名 马宏军 性 别 男 出生年月 籍贯 辽宁锦州市 民 族 汉族 政治面貌 群众 最后学历 博士研究生 最后学位 工学博士 技术职称 教授 导师类别 博导 行政职务 Email mahongjun@scut.edu.cn 工作单位 自动化科学与工程学院 邮政编码 510641 通讯地址 广州市天河区五山路381号 单位电话 个人简介 马宏军，教授，博士生导师。研究方向为自主智能无人系统，包括本体构型设计与操控性能优化、主动环境探索与场景语义理解、协作任务决策与动态作业调控、肢体动作生成与末端位力协调等，以及在机构冗余型、轮足移动型、双臂协作型、仿人服务型机器人中的集成应用技术。 工作经历 2021/12 至今  华南理工大学，自动化科学与工程学院 教授2019/01-2021/12 东北大学，信息科学与工程学院 教授2017/11-2018/11 阿尔伯塔大学(加)，电气与计算机工程学院，访问学者2013/01-2018/12 东北大学，信息科学与工程学院 副教授2011/01-2012/12 东北大学，信息科学与工程学院 讲师 教育经历 2003年7月毕业于东北大学自动化专业，获学士学位；2011年1月毕业于东北大学控制理论与控制工程专业，获博士学位。 获奖、荣誉称号 辽宁省自然科学一等奖 社会、学会及学术兼职 IEEE (国际电子电气工程师协会) 会员、中国自动化学会信息物理系统专委会委员、中国指挥与控制学会理事、中国人工智能学会智能诊断与健康管理专委会委员。 研究领域 目前开展如下几个方面课题的研究，主要涉及到几类无人系统的感知、学习、决策与控制等理论方法研究和应用落地研究：1. 可重构机器人的多模型自适应控制。具有高度冗余执行机构（多足、多手、多翼）的机器人可通过改变执行装置几何构型并调节控制分配以完成时变任务，具有“结构可塑性”优势。本课题研究基于“环境约束的动态建模与参数估计”“动力构型的性能分析与迭代优化”、“执行过程的构型转换与控制分配”的策略，实现约束环境的准确估计、操纵性能的实时优化、执行过程的平稳调节，并论证多工作模式下的闭环稳定性和控制性能。2. 大规模可变形环境建图与场景理解。携带单、双目，激光雷达的移动机器人可通过重叠区域的同/异步信息融合并进行全局拼接完成大几何体的感知与理解，具有“感知分布性”的特点。本课题研究基于“异构视觉的点云配准与迭代优化”“重叠区域的集束调整与几何拼接”、“监督个体的相对定位与语义分割”的策略，实现变形环境的整体建图、动态场景的态势认知、分布融合的轻量计算，并论证大尺寸几何体的分布建图和理解效率。3. 双臂协作的技能映射与任务决策。具有双臂和定制化末端的冗余多关节机器人可通过学习人类动作逻辑及操作经验，在非结构化场景下自主完成满足约束的作业任务，具有“技能习得性”的特点。本课题研究基于“动作基元的模型设计和参数调节”，“作业轨迹的光滑映射和柔性跟随”，“作业空间的流形浸入与分解规划”的策略，实现人类技能数字化表达、作业动作的联觉驱动、执行末端的位力协调，并论证作业精度和泛化能力。4. 人形机器人全身协调与运动控制。具有手部、足部、头部和躯干等的人形机器人，是一种容易获得人类好感、亲近感并能满足情感认同的仿生机器人，具有“行为拟人化”的特点。本课题研究基于“仿人运动的机理分析与布局设计”，“动作轨迹的降阶建模与关节映射”，“全身协调的状态估计与动态平衡”的策略，实现本体系统的鲁棒极限环、动作训练的虚实结合、预测控制的快速求解，并论证典型服务场景的运动性能和平衡能力。 科研项目 近期承担和参与的主要科研项目：1. 面向非一致优化目标的异质非线性多智能体系统协同控制方法研究，国自然面上项目，2019-01 至 2022-12，主持。2. 面向复杂装配作业的多机器人场景感知、技能学习与协作决策方法研究，广东省重点项目，2022-07 至 2025-09.2. 基于边缘计算的风电工业互联网关键技术研究， 国家自然科学基金联合基金项目，2020-01 至 2023-12，参与。4. 多旋翼飞行机器人冗余调度与容错管控技术，企业委托项目，2020-01 至 2022-06，主持。5. 分布式建图与定位方法，企业委托项目，2021-01 至 2022-12，主持。6. 新构型轮足机器人开发与切换控制，企业委托项目，2023-01 至 2025-12，主持。7. 仿人双足机器人全身协调运动控制与智能交互方法，企业委托项目，2023-01 至 2025-12，主持。 发表论文 以下为近几年的代表性论文：1. Ma Hong-Jun, Yang Guang-Hong, and Chen Tongwen. "Event-triggered optimal dynamic formation of heterogeneous affine nonlinear multiagent systems." IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 66. no. 2, pp. 497-512, 2021. Regular paper.2. Ma Hong-Jun, and Yang Guang-Hong. "Adaptive fault tolerant control of cooperative heterogeneous systems with actuator faults and unreliable interconnections." IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 61, no. 11, pp. 3240-3255, 2016. Regular paper.3. Ma Hong-Jun, and Xu Lin-Xing. "Decentralized adaptive fault-tolerant control for a class of strong interconnected nonlinear systems via graph theory." IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 66, no. 7, pp. 3227-3234, 2021.4. Niu Ben, Zhao Ping, Liu Ji-Dong, Ma Hong-Jun, & Liu, Yanjun."Global adaptive control of switched uncertain nonlinear systems: an improved MDADT method." Automatica, vol. 115, pp. 108872, 2020.5. Ma Hong-Jun, and Xu Linxing. "Cooperative fault diagnosis for uncertain nonlinear multiagent systems based on adaptive distributed fuzzy estimators." IEEE Transactions on Cybernetics, vol. 50, no. 4, pp. 1739-1751, 2020.  Regular paper.6. Ma Hong-Jun, Xu Lin-Xing, and Yang Guang-Hong. "Multiple environment integral reinforcement learning-based fault-tolerant control for affine nonlinear systems." IEEE transactions on Cybernetics, vol. 51, no. 4, pp. 1913-1928, 2021. Regular paper.7. Ma Zhiyao, and Ma Hong-Jun. "Improved adaptive fuzzy output-feedback dynamic surface control of nonlinear systems with unknown dead-zone output." IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol. 29, no. 8 pp. 2122-2131, 2021. 8. Ma Zhiyao, and Ma Hong-Jun. "Reduced-order observer-based adaptive backstepping control for fractional-order uncertain nonlinear systems." IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol. 28, no. 12, pp. 3287-3301, 2020. Regular paper.9. Ma Zhiyao, and Ma Hong-Jun. "Adaptive fuzzy backstepping dynamic surface control of strict-feedback fractional-order uncertain nonlinear systems." IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol. 28, no. 1, pp. 122-133, 2020. Regular paper.10. Liu Yanli, Ma Hong-Jun, and Ma Hui. "Adaptive fuzzy fault-tolerant control for uncertain nonlinear switched stochastic systems with time-varying output constraints." IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol. 26, no. 5, pp. 2487-2498, 2018. Regular paper.11. Ma Zhiyao, and Ma Hong-Jun. "Decentralized adaptive NN output-feedback fault compensation control of nonlinear switched large-scale systems with actuator dead-zones." IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. 50, no. 9, pp. 3435-3447, 2020. Regular paper.12. Liu Yanli, and Ma Hong-Jun. "Adaptive fuzzy tracking control of nonlinear switched stochastic systems with prescribed performance and unknown control directions." IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. 50, no. 2,  pp. 590-599, 2020.13. Xu Lin-Xing, Ma Hongjun, Guo Dong, Song Dalei. "Backstepping sliding-mode and cascade active disturbance rejection control for a quadrotor UAV." IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 25, no. 6, pp. 2743-2753, 2020. Regular paper.14. Ma Hong-Jun, Liu Yanli, Li Tianbo, Yang Gang-Hong. "Nonlinear high-gain observer-based diagnosis and compensation for actuator and sensor faults in a quadrotor unmanned aerial vehicle." IEEE Transactions on Industrial Informatics, no. 15, no. 1,  pp. 550-562, 2019. Regular paper.15. Fu Yu-Kai, Yang Guang-Hong, Ma Hong-Jun, Chen Hao, and Zhu Bo. "Event-triggered feedforward predictive control for dimension quality optimization in BIW assembly process." IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 18, no. 2, pp. 1083-1090, 2021.16.  Fu Yu-Kai, Yang Guang-Hong, Ma Hong-Jun, Chen Hao, and Zhu Bo.  "Statistical diagnosis for quality-related faults in BIW assembly process." IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2022, DOI: 10.1109/TIE.2022.3146637.17. Xu Lin-Xing, Zhao Lianna, Ma Hong-Jun, Wang Yulong, Kang Haobo. "Event-triggered cooperative output regulation of heterogeneous multi-agent systems with adaptive fault-tolerant control." IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 69, no. 3, pp. 1149 - 1153, 2022.18. Sun Cheng-Yuan, Yin Yizhen, Kang Haobo, Ma Hong-Jun. "A quality-related fault detection method based on the dynamic data-driven algorithm for industrial systems." IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2022, DOI: 10.1109/TASE.2021.3139766.19. Yang Tingting, Kang Haobo, and Ma Hongjun. "Event‐triggered finite‐time control for a class of switched nonlinear systems." International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2022, DOI: 10.1002/rnc.5952.20. Sun Xingjian, Kang Haobo, and Ma Hongjun. "Sensor fault estimation and fault tolerant control for IT2 fuzzy system via sliding mode approach." International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol. 32, no. 4, pp. 2027-2049, 2022.21. Liu Yanli, and Ma Hongjun. "Adaptive tracking control of stochastic switched nonlinear systems with unknown dead‐zone output." International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol. 31, no. 10, pp. 4511-4530, 2021.22. Ma, Hui, Liang Hongjing, Ma Hong-Jun, Zhou Qi. "Nussbaum gain adaptive backstepping control of nonlinear strict‐feedback systems with unmodeled dynamics and unknown dead zone." International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol. 28, no. 17, pp. 5326-5343, 2019.23. Ma Zhiyao, Haobo Kang, and Ma Hong-jun. "Adaptive output-Feedback asymptotic tracking control for a class of nonlinear systems with actuator failure." Journal of the Franklin Institute, 2022, DOI: 10.1016/j.jfranklin.2022.01.037.24. Xu Lin-Xing, Ma Hong-Jun, and Zhao Lian-Na. "Distributed event-triggered output-feedback control for sampled-data consensus of multi-agent systems." Journal of the Franklin Institute, vol. 357, no. 6, pp. 3168-3192, 2020.25. Kang Haobo, and Ma Hong-jun. "Fault detection and isolation of actuator failures in jet engines using adaptive dynamic programming." Applied Mathematics and Computation vol. 414, pp. 126664, 2022.26. Sun Chengyuan, Kang Haobo, Ma Hong-Jun, Bai Hua. "A key performance indicator‐relevant approach based on kernel entropy component regression model for industrial system." Optimal Control Applications and Methods, 2021, DOI: 10.1002/oca.2770.27. Liu Yanli, Xu Shaojie Xu, and Ma Hongjun. "Switched-observer-based adaptive DSC design of nonstrict-feedback switched stochastic nonlinear time-delay systems." Nonlinear Analysis: Hybrid Systems, vol. 38, pp. 100917, 2020.28. Xu Lin-Xing, and Ma Hong-Jun. "Distributed output-feedback cooperative tracking control of non-linear multi-agent systems with unknown actuator failures." IET Control Theory & Applications, vol. 13, no. 15, 2465-2475, 2019.29. Ma Hong-Jun, Liu Yanli, and Dan Ye. "Adaptive output feedback tracking control for non-linear switched stochastic systems with unknown control directions." IET Control Theory & Applications, vol. 12, no. 4, pp. 484-494, 2018.30. Sun Chengyuan, Yin Yizhen, Kang Haobo, Ma Hong-Jun, "A distributed principal component regression method for quality-related fault detection and diagnosis", Information Sciences, 2022, In press. 出版专著和教材 1.汽轮机调节系统，ISBN 978-7-03-059131-9，科学出版社，2018，主编；2.汽轮发电机组毁机事故及其失效分析，ISBN 978-7-03-067388-6，科学出版社，2020，副主编。 科研创新 1. 多无人机轨迹优化方法、装置、存储介质及计算机设备，陈豹，马宏军，白桦，发明专利。2. 一种基于能量分析的无人机任务规划方法及装置，田亚东，马宏军，陈豹，徐少杰，发明专利。3. 目标区域的搜索方法及装置、电子设备、存储介质，陈豹，马宏军，张雪静，白桦，伍文宇，陈虎，吕建新，发明专利。4. 基于控制矩阵重分配的多旋翼无人机容错控制方法及装置，谢安桓，马宏军，蔡建东，胡易人，白桦，发明专利。5. 基于单轴云台的四旋翼无人机目标追踪系统，王雪飞，马宏军，陈豹，宋大雷，白桦，徐少杰，发明专利。6. 无人机的多余度仲裁切换方法、系统及计算机设备，胡易人，马宏军，蔡建东，谢安桓，徐少杰，发明专利。7. 旋翼容错控制方法、装置、计算机存储介质及计算机设备，白桦，马宏军，陈豹，孙程远，发明专利。8. 无人机的三余度仲裁切换方法、装置及计算机设备，徐少杰，马宏军，白桦，发明专利。9. 一种机器人实时定位的方法及装置，张宝生，孙程远，马宏军，发明专利。