学科方向

n  智能制造系统工程

本方向面对复杂装备/系统的设计、制造与服务等环节，开展优化设计、生产调度、智能服务和数字孪生等研究。具体包括以下方向：

1、复杂装备定制设计：研究面向客户需求的个性化定制设计方法、定制设计与制造一体化开发过程、基于多物理场的复杂装备结构优化设计等

2、数字孪生建模与智能控制：研究基于数字孪生的装备精准建模、基于数字孪生的装备结构设计与运行参数协同优化、人机安全交互与管控方法等

3、数据驱动的智能调度：研究工艺规划与车间调度集成优化、多目标绿色作业车间调度、制造与后市场运维跨域协同的调度等

近年来，本方向提出了工业数字孪生系统的概念，建立了基于数字孪生的设计制造一体化开发过程，首创了装备结构设计与运行参数协同优化机制，提出了不确定扰动下工艺规划与车间调度集成优化方法，实现了复杂环境下不安全状态检测与推理，解决了装备智能化关键技术难题，部分成果达到国际先进水平，成果应用于隧道掘进、矿物粉磨、煤矿采掘等高端装备。主持国家级项目10余项，省部级项目30余项；获省部级及以上奖励10余项，包括国家科技进步二等奖2项、省部级特等和一等奖4项、机械工业科技进步一等奖1项；发表SCI/EI论文100余篇，授权发明专利30余件，出版著作教材6部。

n  摩擦磨损与先进材料

本方向针对重大装备关键基础件及高性能耐磨材料需求，致力于先进材料的制备、成形及测试技术的开发和应用研究，推动新材料技术的创新和产业化。已形成大型基础件制造、摩擦磨损及表面技术、粉末冶金/增材制造、轻质合金成形技术四个特色研究方向。具体包括以下4个方向：

1、研究关键基础件制造过程控制技术，构建了材料-工艺-组织-性能之间的关系模型，解决制造过程组织精细调控难题。

2、研究机械、轨道交通行业涉及的特种摩擦材料成分设计与优化、成型工艺及摩擦磨损机理。

3、 研究高性能金属功能材料、结构材料等材料粉末冶金和增材制造过程控形、控性等基础理论与成形工艺研究。

4、 研究铝、钛、镁等轻质合金凝固行为、组织控制与成形工艺，结合数值模拟工艺实现合金成形过程的微观组织调控、表征及预测。

近年来，本方向通过对材料性能取决于组织这一科学问题的长期凝练，提出了金属材料服役性能主要取决于初始关键组织的核心理念，揭示了冶金成型过程中组织生成机制，解决了关键组织的形成、尺寸、分布等调控问题，研发出高钒耐磨合金、大型铸锻件制造技术和陶瓷强化钨（钼）合金等原创性成果，助推了我国冶金、矿山、能源、高能物理、军工等领域装备的升级换代。提出了基于增材制造的铜基制动摩擦材料制备新方法，突破了风电、高速列车等大型装备用特种摩擦材料组织、结构设计与调控难题；阐明了增材制造铜基摩擦材料的摩擦磨损机理，获得了制备工艺、组织特征、摩擦条件与摩擦磨损性能之间的相互关系。主持国家级项目20余项，省部级项目50余项；获国家科技进步二等奖2项、机械工业科技进步一等奖2项、有色金属工业科学技术一等奖1项、河南科技进步一等奖2项；发表SCI/EI收录200余篇，授权发明专利80余件，出版著作7部。

n  机电系统动力学与控制

本方向主要开展复杂机电系统和精密运动机构的动力学建模与数值计算、高温超高压装备的建模分析及控制、微机电系统精密建模与控制、机械系统振动建模与控制、机器人运动及力规划、机器视觉等交叉学科基础理论与前沿技术的研究。开发机械装备动态特性分析与仿真平台，机电一体化装备与系统。实现在高温超高压装备、仿生机器人、智能装备的设计开发与建模控制中的应用。具体包括以下4个方向：

1、极端条件复杂装备的力学特性分析及仿真，开发智能六面顶压机等强度、高可靠性、高精度匹配和结构参数化智能设计技术，高性能制造技术，高精度智能检测与控制技术，高效生产工艺参数的优化技术，基于5G网络平台的高效智能生产运行技术。

2、研究机器人与机电装备柔顺调控技术，开发智能变刚度系统结构与控制关键技术，提出新型非线性变刚度控制和新型准零刚度隔振方法，揭示了变刚度智能调控的机制。变刚度机构及控制系统创新设计，揭示具备大带宽、低能耗的变弹性体物理参数的变刚度原理，研制多款机器人可变刚度关节物理样机，实现碰撞检测、周期节能运动控制、刚度/位置解耦运动控制。

3、研究机器视觉技术与深度学习建模及工业应用。开发基于深度学习的表面质量评价及细粒度图像分类技术，提出Retinex-GAN弱光图像亮度增强模型，基于Adam的手眼标定优化方法，提高了手眼标定精度。引入了比例注意力机制、可分离卷积轻量化技术，提高了细粒度图像的分类精度、效率。

4、研究功构一体化机电系统建模、仿真与系统开发 。开发关节型机器人结构功能一体化设计技术，多杆系机器人机构设计与性能优化技术，机电系统动力学建模与非线性系统控制技术、大变形柔性多体系统动力学建模与高效求解算法。

近年来，本方向突破了高端磨料制品的高效制造与故障诊断技术、研制了高端磨料制品的成套制造装备，开发了高端磨料制品的智能制造生产线。提出了动态工件视觉检测与智能诊断关键技术，开发了深度学习模型的轻量化理论及实现方法。 提出了结构与功能协同的构型及设计、协同构型的特性分析与优化和协同构型的结构、运动与动力特性的统一建模技术。主持国家级项目近10项，省部级项目30余项；获省部级奖励15项，其中省部级科技进步一等奖以上2项；发表SCI/EI论文100余篇，获得授权发明专利40余件，编写著作教材4部。

n  绿色制造与精密测量

本方向主要开展基于绿色理念的设计制造一体化技术、表面改性及处理技术、可靠性技术、高性能难加工材料绿色加工与再制造技术、机械产品质量检测，以及清洁高效制造工艺与智能优化系统方面的研究工作。具体研究包括以下3个方面：

1、基于绿色理念的设计制造一体化技术。该方向主要针对复杂产品设计、制造过程相互割裂，难以实现绿色可持续生产的实际问题，拟提出复杂产品设计制造一体优化方法并进行相关理论研究。

2、高性能难加工材料绿色加工与再制造技术。该方向主要开展高性能难加工材料（如高温合金、金属玻璃、陶瓷基复合材料等）的绿色加工基础理论和精密加工工艺、金属材料的再制造成形与加工技术、再制造零部件表面喷丸强化技术等方面的研究。

3、清洁高效制造工艺与智能优化系统。该方向主要拟建立清洁高效制造工艺与智能优化相应的评价指标体系，重点开展清洁高效制造工艺过程综合评价的决策技术、智能优化系统的核心技术（如智能优化算法）等方面的研究。

近年来，本方向建立了基于轻量化设计的绿色工艺方法，提出了基于能耗的加工过程工艺优化策越；采用改进的喷枪结构，获得了结构可控的Gd2Zr2O7/YSZ/Ti3AlC2功能梯度热障涂层制备工艺；建立了复杂装备可靠性设计优化模型，研究了变可信度近似、聚合建模及启发式算法等相关理论，探索了基于可靠性指标和预测失效概率的序列抽样准则。主持国家级项目5项，省部级项目10项；获省部级奖励3项，其中省部级科技进步一等奖2项；发表SCI/EI论文40余篇，授权发明专利10件，出版著作教材3部。

n  机械装备智能维护

本方向主要开展基于振动、图像、视频的机械系统及其关键零部件的故障机理、诊断原理、信号分析、智能诊断及性能预测方法研究，开发机械系统状态监测与智能维护系统。具体包括以下4个方向：

1、研究设备复杂工况下性能退化、发生故障机理，特别针对复杂环境、复杂结构设备，建立设备故障动力学模型，结合数字孪生技术，研究设备关键零部件故障机理。

2、研究设备不同健康状态下信号分析方法，特别是非线性非平稳信号的动态特性分析方法、信号去噪方法。

3、研究机械装备微弱故障、复合故障的特征提取方法。

4、研究速度、载荷波动等变工况下机械设备的故障诊断、性能预测模型和算法。

近年来，本方向建立了非平稳机械信号几何分布奇异性的自适应多重分形分析方法，提出了机械装备微弱故障、复合故障基于自适应稀疏字典的特征提取方法，建立了针对机械设备速度、载荷波动的故障诊断深度学习模型、迁移学习模型，以及电机复合故障的多源信息融合诊断模型，开发了复杂机械装备故障诊断专家系统和知识挖掘系统。主持国家级项目5项，省部级项目10余项；获省部级奖励8项，其中省部级科技进步一等奖2项；发表SCI/EI论文60余篇，授权发明专利25件，出版著作教材6部。

n  新能源与智能网联汽车

本方向主要围绕汽车安全、舒适、低碳核心属性开展汽车电动化、智能化、网联化关键技术的研发，重点突破环境感知与信息融合技术、线控底盘设计理论与集成技术、高级智能驾驶与协同控制技术、动力电池安全与可靠性设计技术等技术研究，开发汽车高级辅助驾驶控制系统和先进智能线控底盘等系统和产品。具体包括以下3个方向：

1、新能源与智能网联汽车主动安全与驾驶安全研究，特别是针对多模数据驱动人车智能交互驾驶安全、动力电池健康安全状态在线诊断与管理；

2、商用车动力学与多系统智能线控技术研究，特别是针对线控智能底盘设计与集成、多目标下多系统动力学协同控制策略的研究；

3、新能源汽车声振控制与舒适性研究，特别针对时空全息状态在线诊断技术、车体轻量化设计与优化技术的研究。

本方向提出了多时间尺度动态神经网络不确定非线性MIMO系统状态观测方法、多模数据驱动的驾驶安全评价与改善方法、声振耦合分析与声场时空全息状态感知与诊断方法、大变形空间柔顺机构的几何精确建模与高效仿真方法，开发了环境感知与多模数据信息融合技术、人车云一体化智能驾驶数字座舱技术，双源智能转向协同控制与优化决策技术，建立了多目标下线控底盘协同控制与优化决策模型、动力电池系统健康安全状态诊断与评价模型，研发了基于多场景人车路云智能交互和决策控制一体化平台。主持国家级项目5项，省部级项目18项，获省部级奖励9项，发表SCI/EI论文50余篇，授权发明专利30余件，出版著作教材3部。

n  微纳制造与传感

本方向针对高端装备/仪器的精准化、智能化及集成化需求，开展微纳制造、微纳传感、智能物联、精密测控等研究。具体包括以下4个方向：

1、研究微纳制造工艺方法，为微纳功能器件制造提供支撑。

2、研究微纳位移传感与控制理论，研发精密位移传感部件，发展高速高精运动控制技术。

3、研究微流控检测方法与技术，开展学科交叉研究，开发生物检测仪器。

4、研究柔性电子技术，研发面向人体健康监测、装备状态内嵌式监测的柔性传感器件。

近年来，主持国家级项目近10项，省部级项目多项，主持项目经费逾1000万；发表SCI/EI论文60余篇，授权发明专利20余件。

n  轻工制冷装备设计及理论

本方向主要研究轻工自动化装备及制冷装备的设计理论与技术。针对轻工装备机构复杂、高速，制冷装备热量传递不规则的特点，以及装备运行高可靠性的设计要求，在轻工装备及制冷装备的机构创新、构型设计、传热机理及控制、构件快速检测与反求以及系统运维方法等方面开展研究。具体包括以下3个方向：

1、研究轻工装备中典型机构及结构的构型设计及优化方法、运动分析快速算法、运动误差建模方法和薄壁构件边界元法。

2、研究轻工装备中的故障定量识别方法和复杂构件的快速检测、反求及隔振方法。

3、研究高效节能冷链装备及蒸发冷却装备关键技术，开展换热器优化设计方法，计算流动与传热问题的高效稳定性方法、系统节能的多尺度方法、相变蓄能材料制备方法。

近年来，本方向突破了刚-柔耦合系统参数匹配及运动参数解算的技术难题，开发了系列高速度高精度的包装机械，构建了基于大数据分析的轻工设备及系统智能维护技术，提出了制冷装备两器节能的多目标优化方法和复合强化换热技术，研制了新型高效相变蓄能装备，提高了制冷设备的效率，提出了制冷系统的多尺度耦合计算方法，开发了基于智能控制技术的冷链末端设备和云空调。主持国家级项目10余项，省部级项目30余项；获省部级奖励16项；发表SCI/EI论文100余篇，授权发明专利120余件，出版著作教材14部。