1.概述
通用电子平台课题组创建于2017年,旨在攻克电力电子和运动控制的关键共性技术问题,创新研发具有自主知识产权的核心装备及系统。研究领域涉及运动控制、电能变换、先进控制理论、传感、通信、信号处理、嵌入式系统、软件工程等。应用领域覆盖(1)伺服冲压、电液伺服、飞轮储能、激光加工、工程机械、矿山自动化等高端工业装备;(2)新能源能量变换与智能电网:新能源变流装备及其控制技术及“光储直柔”低压配、用电协同控制技术。使之成为电气控制与电力技术的学科增长点。现有在职教工8人,其中国家级人才、泰山学者1人,博士4人,硕士3人,每年招收、硕士研究生约7人.
2.研究方向
(1)数字化伺服冲压智能控制系统:针对高端伺服冲压装备成本高的市场痛点,研发自主知识产权大功率运动控制和伺服驱动系统,利用先进运动控制技术充分挖掘通用硬件设备潜力,开发高性价比伺服冲压控制系统。结合5G、互联网、人工智能能新技术,实现生产过程的数字化、智能化和网络化。

数字化伺服冲压智能控制系统
(2)电静液伺服控制技术:在成功自主研制伺服冲压智能控制系统的基础上,团队研发了电静液伺服驱控系统。电静液执行器避免了流量阀、比例阀等阀控设备的节流损耗,采用闭式回路深度集成液压缸、电机泵、阀组等器件,通过控制伺服泵直接驱动液压缸。项目已进入中试阶段,相比传统液压设备,电静液驱术可将重载装备的能量效率提高20%-30%,重复定位精度优于0.02mm,大幅缩减管路空间;相比常规机械动,电静液执行器抗冲击、功重比高、无间隙,适用于伺服冲压、工程机械等可靠性要求高、负载冲击大的精密伺服场景。


伺服控制器内部结构 伺服控制器外观
(3)新能源变流装备控制及其技术:变流器是实现电能变换的底层装备,其控制性能直接决定了新能源并网运行的稳定性、电能质量和响应速度等关键指标。同时,未来高比例新能源渗透率的新型电力系统要求并网变流装备需具备电压/频率和惯量主动支撑的能力。团队深耕该领域,依托模型预测控制理论和先进调制技术,提出了“全变量预测控制”、“直接预测环流控制”和“考虑共模电压抑制的变流装备并联控制”等创新理论与方法,显著提升了变流装备在构网运行模态和多机并联运行时的性能指标。
(4)“光储直柔”低压配、用电协同控制技术:该研究方向聚焦园区、建筑的低压配用电系统,考虑分布式电源、储能及柔性负荷构成的交-直流混合复杂网络拓扑,利用多智能体控制理论,实现变流装备的 “个体自律-集群协同”,达到主动配电网能量管理和分布式资源协同高效利用的目标。团队在该研究方向提出了“分布式统一协同控制”和“事件自触发集群协同控制”,实现了分布式电源的协同出力,并显著降低了通信网络层的数据交互量。


交-直流混合低压配用电系统及自主搭建的变流装备硬件平台
3.团队成员
研究方向1:高建波、李庆卓、范宏伟、范博宇
研究方向2:王启武、董果凤
研究方向3:王威
研究方向4:李昱
4.代表性研究成果
科技奖励情况
山东省科技进步二等奖,山东省,2023
泰山产业领军人才,山东省,2022
山东省创新创业大赛优胜奖,济南,2020
与天锻合作研发的64000 kN大型全伺服自动冲压生产线列国家首台(套)重大技术装备,2019
济宁市创新创业大赛优胜奖,济宁,2019
最佳论文奖,IEEE国际学术会议PRECEDE,2019
最佳论文奖,IEEE国际学术会议PRECEDE,2021
最佳论文奖,IEEE国际学术会议ECCE Asia,2020
最佳演讲奖,IEEE国际学术会议PEAC,2018
蓼河产业领军团队,济宁,2019
专利论文情况
团队成立以来发表SCI/EI、中文核心论文30余篇,获得发明专利10余项、实用新型专利10余项、外观专利2项、软件著作权8项。
部分代表性论文及专利
[1] Z. Chen, J. Gao, F. Wang, Z. Ma, Z. Zhang and R. Kennel, Sensorless Control for SPMSM With Concentrated Windings Using Multisignal Injection Method, in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, no. 12, pp. 6624-6634, Dec. 2014. (Q1, IF 8.162)
[2] Z. Ma, J. Gao and R. Kennel, FPGA Implementation of a Hybrid Sensorless Control of SMPMSM in the Whole Speed Range, in IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 9, no. 3, pp. 1253-1261, Aug. 2013. (Q1, IF 11.648)
[3] Y. Li, Z. Zhang, T. Dragievi and J. Rodriguez, A Unified Distributed Cooperative Control of DC Microgrids Using Consensus Protocol, in IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 12, no. 3, pp. 1880-1892, May 2021. (Q1, IF 10.275)
[4] Y. Li, H. He, Z. Li and Z. Zhang, Predictive Zero-Sequence Current Control of Multiple Paralleled Power Converters, in IEEE Transactions on Industrial Electronics, Early Access. (Q1, IF 8.162)
[5] 高建波, 李庆卓, 李洪超, 张博, 贾中青, 成巍. 一种伺服机压力位置控制方法、装置及伺服控制器[P]. 山东省:CN110850813B,2021-08-20.
[6] 高建波, 李琦, 王启武, 范宏伟, 张国强, 贾中青. 一种伺服压力机下死点偏差反馈补偿方法[P]. 山东省:CN110561821B,2022-02-01.
成果转化情况
高精度大功率四象限伺服控制和驱动系统;
多电机同步控制技术;
高端伺服冲压装备电气控制整体解决方案;
传统冲压机床设备智能化改造技术;
智能故障预判和在线诊断技术;
基于WiFi/5G等无线通信的生产现场远程监控技术;
并网变流器直接预测功率控制技术;
多变流器并联直接预测环流控制及共模电压抑制技术;
储能变流器虚拟惯量模拟及电网主动支撑技术;
变流器集群协同控制技术等。
团队开发高科技研发成果并积极服务社会,于2021年成果转化成立山科伺服(济南)科技有限公司,专注于伺服控制系统及相关软硬件开发,核心产品为伺服控制器、成套控制软件、伺服电机、系统集成技术等,截止目前为止已成功销售200余台套,受到客户广泛好评。
承担课题
平台主导完成了多个纵向和横向项目,获得政府资助总额1235万元,商业合同总额3000余万元。重点项目包括:
2025:企业(济南二机床)委托研发项目:高性能数智化吨位仪自主研发与应用
2025:企业(新艾公司)委托研发项目:储能变流器关键控制技术开发
2025:企业(山推集团)委托研发项目:绿色智能工程机械混动系统节能技术研究及应用
2024:中小企业创新能力提升工程项目,基于数字孪生的高功率伺服压力机控制与故障预诊断研究
2024:省自然面上项目:分布式新能源接口变流装备关键控制技术研究
2023:山东省重点研发计划,智能绿色工程机械成套装备关键技术研发及应用子项目-绿色工程机械高效能电机驱动与高压电系统故障诊断技术的研究
2023:中小企业创新能力提升工程项目,直流微电网核心装备与关键控制技术
2022:科教产项目融合,智能电静液控制技术与重载高能效应用
2017:山东省重大研发计划项目,具有自主知识产权的伺服压力机智能化关键技术研究及示范应用
2018:山东省科学院重大创新专项,伺服压力机智能化关键技术研究及产业化示范应用
2020:山东省科学院科教产融合创新试点工程,高端伺服压力机关键基础件精益控制系统产业化开发
2019:6400吨新能源汽车伺服冲压生产线电控系统,列国家首台(套)重大装备目录
2021-2025:山东省自然科学基金、山东省科技型中小企业提升项目等4项
2017-2022:200至2400吨约20台伺服压力机电控系统集成



智能伺服冲压装备 智能伺服冲压装备电气控制柜 电控系统内部配线

