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申报人2011年9月至2017年6月在武汉大学水利水电学院杨建东教授团队进行硕士、博士研究生的学习与研究，2017年8月至2018年2月在瑞典皇家理工学院土木与建筑工程系James Yang（杨效亮）教授团队从事博士后研究，2018年2月起在华中科技大学水电与数字化工程学院张勇传院士和周建中教授团队从事科研工作。
主要从事水电站过渡过程与控制方面的研究工作，在平压设施水力设计优化和复杂水轮机调节系统运行控制等方面取得了一系列突出研究成果。主持瑞典J. Gust. Richert stiftelse基金会科研项目1项，参与国家自然科学基金重点项目和面上项目各1项。在Energy Conversion and Management、Applied Mathematical Modelling、Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation、Nonlinear Dynamics等期刊发表学术论文43篇，其中SCI论文22篇（第一作者或通讯作者16篇，其中中科院大类一区3篇、二区TOP2篇、二区5篇、三区4篇、四区2篇）、EI论文10篇（第一作者或通讯作者5篇）；Google Scholar论文总被引253次，h指数10，i10指数10。在科学出版社出版中文专著1部、参编英国工程技术学会（The Institution of Engineering and Technology，IET）英文专著1部，获授权发明专利7项、软件著作权3项。担任Energy Conversion and Management、Applied Mathematical Modelling、Nonlinear Dynamics、ASCE Journal of Hydraulic Engineering等10余个国际权威SCI期刊的审稿人，与多所国际知名高校（瑞典皇家理工学院、美国普渡大学、加拿大多伦多大学等）及领域内多名国际知名学者（M. Hanif Chaudhry、Bryan Karney、James Yang、Andrea Vacca、Monika Ivantysynova等）有广泛的交流与合作。
主要科研项目有：
1、Vibration mechanism and damping of fluid power systems and its application in hydropower process，瑞典J. Gust. Richert stiftelse基金会科研项目，项目批准号：2017-00317，29万瑞典克朗，执行时间：2017.8.1~2018.6.30。
申报人作为主持人承担该项目。确定项目的总体思路、创新理念、技术路线和技术体系，承担项目的主要研究内容，完成成果的凝练与总结。
2、融合深度学习的智能电网设备故障知识图谱构建与推理诊断，武汉市科技局应用基础前沿专项，项目批准号：2018010401011269，50万元人民币，执行时间：2018.7.1~2020.12.31。
申报人作为主要参与人参与该项目。承担融合深度学习的智能电网设备故障知识图谱构建的研究任务。
3、基于空间曲面的水泵水轮机全特性及过渡过程的研究，国家自然科学基金重点项目，项目批准号：51039005，240万元人民币，执行时间：2011.1.1~2014.12.31。
申报人作为主要参与人参与该项目。承担基于空间曲面的水泵水轮机过渡过程理论及试验的研究任务。
4、基于超长引水隧洞水电站巨大水流惯性的平压措施与机组运行控制策略的研究，国家自然科学基金面上项目，项目批准号：51379158，80万元人民币，执行时间：2014.1.1~2017.12.31。
申报人作为主要参与人参与该项目。承担超长引水隧洞水电站平压措施与机组运行控制策略的研究任务。
主要创新成果有：
1、水电站调压室-机组耦合暂态响应过程与水力设计优化
针对设调压室水电站，首次证明了调压室临界稳定断面判据为描述调节系统的线性常系数齐次微分方程的一阶导数项系数大于零，推导了包含压力管道水流惯性时间常数和调速器参数的调压室临界稳定断面解析公式，突破了托马假定的制约。首次提出了调压室饱和稳定断面及一次调频调压室临界稳定断面的概念，推导了解析计算公式，提出了基于临界稳定特性和饱和稳定特性的调压室断面联合设计优化方法，建立了一次调频工况下调压室断面与调速器参数的联合整定与优化方法。
提出了调压室通气洞风速模拟方法，实现了通气洞在过渡过程中的风速与压力模拟，开发了相应的计算软件，揭示了调压室水位波动及通气洞体型对风速分布及变化的作用机理。基于波动叠加原理，推导了4种典型组合工况下调压室最高和最低涌浪极值公式，给出了最不利叠加时刻解析解，提出了组合工况下调压室涌浪最有利运行控制的阶梯增减负荷方法。对设上游串联双调压室水电站，推导了主副调压室涌浪波动过程解析解，揭示了涌浪波动叠加的机理，提出了基于涌浪波动叠加机理的上游串联双调压室系统水力设计优化方法。
研究成果在国际权威SCI期刊Applied Mathematical Modelling（一区）、Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation（二区TOP）、Renewable Energy（二区）、Energies（三区）发表论文6篇，完善并发展了水电站调压室-机组耦合暂态响应过程与水力设计优化理论与应用体系。
2、变顶高尾水洞过渡过程非线性建模、动力学特性与优化控制
针对变顶高尾水洞水电站，提出了水轮机调节系统非线性数学模型，该模型可以准确描述变顶高尾水洞明满流分界面运动特性。首次将Hopf分岔理论应用到变顶高尾水洞水轮机调节系统动力学特性研究，成功解决了因变顶高尾水洞明满流分界面来回运动而带来的系统非线性难题，提出了基于稳定性的变顶高尾水洞水力设计优化方法。提出了有压管道与明渠非恒定流控制方程分段线性化离散的方法，将有压与明渠状态方程耦合，解决了明渠系统断面间水头和流量难于直接关联的难题，提出了基于稳定性和调节品质的尾水明渠水力优化控制方法。
针对变顶高尾水洞水轮机调节系统，基于Hopf分岔理论，运用非线性反馈控制策略，研究了调节系统的动态特性及控制方法，构造了线性+非线性形式的控制策略，揭示了控制方程线性项、非线性项的作用机理，分析了非线性反馈控制下的系统动态响应特性，提出了控制参数的优化方法、水轮机调节系统稳定性与调节品质的改善方法。
研究成果在国际权威SCI期刊Energy Conversion and Management（一区）、Chaos Solitons & Fractals（三区）、Energies（三区）发表论文3篇，填补了变顶高尾水洞过渡过程非线性建模、动力学特性与优化控制研究的空白。
3、复杂水轮机调节系统运行稳定性、调节品质与控制
从机组的运行方式出发，探究了频率调节、功率调节、开度调节下调节系统的稳定特性，建立了具有调节模式转换功能的水轮机调速器模型，揭示了调节模式、调速器参数和运行工况等对机组频率稳定性与调节品质的影响。提出了基于主导极点的一次降阶与二次降阶方法及基于压力管道水流惯性与水头损失的降阶方法，构造了设调压室水轮机调节系统的低阶等效模型，解决了高阶调节系统难于理论分析的难题，形成了高阶系统暂态过程评价与控制技术。
提出了调压室水位波动正弦波假定及其数学描述，实现了基于正弦波的水轮机调节系统一次调频暂态过程控制。建立了一次调频工况下考虑压力管道水头损失非线性的水轮机调节系统数学模型，推导了开度控制模式与功率控制模式下非线性动力系统的状态方程，提出了一次调频稳定域及一次调频域的概念，揭示了压力管道水头损失非线性对系统稳定性与动态响应的作用机理，建立了设调压室水轮机调节系统一次调频指标体系。
运用Hopf分岔理论研究了含上游/下游调压室与变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的稳定性。建立了水轮机调节系统非线性数学模型，进行了非线性动力系统Hopf分岔分析，基于联合作用与波动叠加的视角，揭示了上游/下游调压室与变顶高尾水洞水流的波动叠加机理及其对水轮机调节系统暂态过程的影响，提出了基于上游/下游调压室、变顶高尾水洞与调速器联合作用的平压设施水力设计优化方法、水轮机调节系统稳定性与调节品质控制方法。
研究成果在国际权威SCI期刊Nonlinear Dynamics（二区TOP）、Renewable Energy（二区）、International Journal of Electrical Power & Energy Systems（二区）、Chaos Solitons & Fractals（三区）、Electric Power Components and Systems（四区）、Mathematical Problems in Engineering（四区）发表论文7篇，系统地建立了复杂水轮机调节系统运行稳定性、调节品质与控制技术与指标体系。
