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本书汇集了 2023 年 11 月 13 日至 15 日在意大利罗马举办的第 20 届信息学在控制、自动化与机器人国际会议（ICINCO 2023）的修订精选论文，隶属于《电气工程讲座笔记》系列（第 1436 卷）。作为控制、自动化与机器人领域的重要学术成果汇编，全书聚焦信息学技术在相关领域的创新应用与前沿突破，涵盖智能控制系统与优化、机器人技术与自动化、信号处理与传感器系统、路径规划与环境感知等核心方向，为科研人员、工程师及行业从业者提供了全面的技术参考与实践借鉴。
（一）核心主题与研究范畴
本书围绕四大核心研究主题展开，构建了信息学与控制、自动化、机器人技术深度融合的学术框架：
智能控制系统与优化：聚焦非线性系统建模、自适应预测控制、资源分配优化等关键技术。研究团队提出基于粒子群优化（PSO）的自适应非线性模型预测控制方法，成功应用于核燃料处理过程中的铀萃取 - 洗涤操作，有效解决了非线性、高维度及在线测量受限等技术难题；针对人体姿态控制，开发了模块化颈部控制模型，通过扰动估计与补偿机制，精准复现人体在受扰直立姿态下的头部摆动响应，为神经退行性疾病诊断与康复机器人设计提供了理论支撑。此外，还包括基于谱聚类的图分解算法、最优信标放置策略等研究，为多智能体系统资源分配与室内定位提供了高效解决方案。
机器人技术与自动化：涵盖水下无人航行器（UUV）、无人机（UAV）、多智能体机器人等各类平台的轨迹规划、避障控制与自主操作技术。针对 UUV 导航，提出融合快速探索随机树（RRT）与模糊逻辑控制（FLC）的轨迹规划方法，通过粒子群优化算法优化控制器参数，实现三维航点导航与障碍物规避的精准控制；面向野火监测场景，创新提出 "悬挂式无人机着陆技术"，利用单目视觉运动估计与 YOLOv8 目标检测算法，实现无人机在树枝、金属框架等自然或人工结构上的自主挂钩着陆，大幅降低电池能耗，延长监测时长。同时，多智能体路径规划、机械臂末端姿态控制等研究也为自动化系统的高效协同提供了新路径。
信号处理与传感器系统：聚焦传感器数据融合、信号滤波、动态系统建模等基础技术。研究包括基于卡尔曼滤波的位置 / 速度辅助调平回路设计、多输入多输出线性系统的外部扰动自适应补偿方法、基于稀疏卷积三维神经网络的环境可通行性评估技术等。其中，稀疏卷积神经网络通过激光雷达点云数据处理，实现结构化道路与自然地形的可通行性精准判断，为自主移动机器人的环境感知提供了高效解决方案；而人体步态评估、眩晕症康复监测等研究，则将信号处理技术与生物医学工程结合，拓展了自动化技术的应用边界。
系统建模与工程应用：注重理论方法的工程落地，涵盖核工业控制、 maritime 安全、工业自动化等实际场景。在 maritime 环境中，提出基于遗传算法的多资产动态资源分配策略，融合船舶最近会遇距离（dCPA）与最近会遇时间（tCPA）等关键指标，实现舰艇脆弱区域与威胁热点的精准防护；针对室内定位需求，开发基于约束规划的信标放置优化方法，通过布尔变量与集合变量建模，在保证全覆盖的前提下最小化信标使用数量，大幅提升定位系统的部署效率与成本效益。
（二）技术创新与学术价值
跨学科融合创新：本书突出信息学与控制工程、机器人技术、生物医学、核工业等领域的交叉融合，例如将谱聚类算法应用于多智能体路径规划、将模糊逻辑控制与计算流体动力学（CFD）结合用于 UUV 导航优化，为复杂工程问题提供了跨领域解决方案。
工程导向的方法突破：所有研究均以实际应用为导向，针对工业生产、环境监测、安全防护等场景的痛点问题提出技术方案。如核燃料处理过程的自适应控制方法解决了强约束、非线性系统的稳定控制难题；无人机悬挂着陆技术突破了传统着陆方式的能耗限制，为长时程环境监测提供了新范式。
完善的理论与实验支撑：每篇研究均包含严谨的数学建模、算法推导与实验验证，部分研究采用真实场景数据集（如 SemanticKITTI、Rellis-3D）或工业级仿真平台（如 PAREX）进行测试，确保了成果的可靠性与可重复性。实验结果表明，所提方法在控制精度、能耗优化、环境适应性等方面均优于传统技术，具备重要的工程应用价值。
（三）适用场景与读者群体
本书的研究成果可广泛应用于工业自动化、智能机器人、环境监测、maritime 安全、核工业控制、康复工程等多个领域，适合以下读者群体：
控制科学与工程、机器人技术、自动化、信息工程等专业的高校教师、研究生及科研人员；
工业自动化、智能装备、无人机应用、核工业等领域的工程师与技术研发人员；
相关行业协会、科研机构的技术决策者与政策制定者。
（四）系列背景与学术定位
《电气工程讲座笔记》（LNEE）系列由 Springer 出版，聚焦电气工程领域的最新研究进展，涵盖通信工程、能源系统、控制系统、物联网与网络安全、生物医学设备等多个方向，已被 EI Compendex 和 Scopus 数据库索引。本书作为该系列的重要组成部分，延续了系列 "快速、高质量传播前沿成果" 的宗旨，同时兼顾学术研究与工程应用，为推动信息学技术在控制、自动化与机器人领域的创新发展提供了重要的学术交流平台。
全书通过精选的高质量论文，系统展现了国际学界在相关领域的研究热点与技术趋势，不仅为科研工作者提供了前沿学术参考，也为工程技术人员提供了可落地的技术方案，对于促进学科发展与产业升级具有重要意义。Informatics in Control, Automation and Robotics