机械工程学院本科生张枫获天津市能源动力类本科毕业设计特等奖：一辆自平衡非同轴两轮车背后的科研精神与科普温度

（通讯员：刘慧敏）6月6日，2026年度（第三届）天津市能源动力类专业优秀本科毕业论文（设计）展示交流活动在天津商业大学落下帷幕。天津大学能源与动力工程专业2022级本科生张枫凭借论文《基于扰动序列预测MPC的两轮车超低速自平衡控制研究》一举摘得特等奖。这份荣誉的意义远不止于一篇优秀的毕业论文——它巧妙地串联起一位天大学子从实验室算法攻坚，到中小学科普讲台，再到世界智能产业博览会公共展台的成长轨迹，生动诠释了“新工科”人才 如何将扎实的学术素养转化为服务社会的公益之心。

这篇获奖论文聚焦于一个看似普通却极具挑战的问题：非同轴两轮车在超低速行驶时如何自己“站稳”？日常生活中，自行车或摩托车骑得快时反而不易倒，但一旦速度降到极低，车辆就像静止时一样，稍受扰动就会侧翻。再加上转向系统响应慢、模型参数不准、风吹或路面冲击等干扰，控制难度陡增。针对这一难题，张枫提出了一套创新控制方法：先让控制器学会“感知”干扰——通过一种观测器实时估算模型中无法精确描述的扰动，并主动进行补偿；再让控制器学会“预见”干扰——利用历史数据预测未来扰动变化趋势，提前做出调整。同时，他还通过实验摸清了转向执行器的真实动态特性，使仿真环境更贴近真实车辆。仿真和实车测试均表明，新方法显著提升了车辆的低速行驶稳定性，为自动泊车、低速跟随、短距离召唤等未来应用场景打下了可靠的技术基础。这一成果不仅是理论突破，更具备转化为实际产品与科普内容的潜力，是“新质生产力”在高校实验室中的生动雏形。

这份成绩的背后，是整个自平衡两轮车项目组在宋康教授指导下的精诚合作。项目组组长肖文浩负责整体方向把控与难题攻关，高传奇、甘翔、徐寅龙分别承担原地定车算法、意图识别算法、目标识别与路径规划等核心任务。张枫则专注于低速直线自平衡算法与电机控制。成员们既深耕各自领域，又在测试平台构建、实车算法验证中互帮互助，形成了一个务实高效的科研团队。

如果仅仅停留在论文和仿真阶段，这已经是一份出色的本科毕业设计。但张枫选择了一条更宽广的道路：他不仅将科研成果书写在学术论文中，更将其转化为可感知、可体验的科普内容，服务于广大中小学生和社会公众。作为本科生《控制理论基础》课程的助教，他参与了新教材的撰写工作，主要负责第三章《反馈控制入门与稳态误差分析》，并在课程“无人车竞速”项目中悉心指导学生动手实践。作为天津大学智能网联汽车科普基地的志愿者，他先后走进天津海河教育园区南开学校、培杰中学和海河中学，为中学生讲授无人驾驶技术的发展现状与基本原理，讲解自平衡两轮车的平衡方案与控制方法，还带着学生们到户外亲身试驾他所参与研发的自平衡两轮车。一名中学生试驾后兴奋地说：“原来课本上的公式真的能让车自己站住！”这些课程不仅点燃了青少年对智能科技的好奇心，也让张枫在一次次回答“为什么不会倒”的过程中，重新审视自己算法中的每一个假设和参数——科普活动反过来激发了他更深入的科研思考，形成了“科研丰富科普内涵、科普激发科研灵感”的良性循环。

更令人印象深刻的是，他还将自己的研究成果推向了更广阔的社会舞台。在2026年世界智能产业博览会以及机器人嘉年华等大型活动中，他和团队成员面对广大参展者，详细介绍两轮车的基本平衡原理、操作方式与潜在应用场景，并以视频形式生动展示了团队目前实现的三大核心功能：低速无人自平衡、载人自平衡以及原地定车。从学术论文中严谨的公式推导，到中学生试驾时发出的兴奋惊呼，再到产业博览会上专业观众提出的技术问询——张枫用行动证明，优秀的科研成果本身就是最好的科普素材，而将高深的控制理论转化为公众听得懂、看得见、摸得着的技术体验，正是新时代工科学生的独特本领。

“科研不仅要有理论深度，更要让更多人了解和受益。”他这样说道。导师宋康教授欣慰地评价：“张枫身上有一种难得的平衡感——既能沉下心来做艰深的算法，又能俯下身去给中学生讲原理，还能在产业博览会上自信地展示成果。这种从学术到应用、从研究到传播的贯通能力，正是我们培养‘新工科’人才所期望看到的。”从特等奖论文到科普志愿者，从实验室到中小学课堂再到世界智能产业博览会，张枫用他的自平衡两轮车，不仅平衡了车辆的侧倾姿态，更平衡了学术追求与社会责任。而这，也正是天津大学“实事求是”校训在新时代青年身上的生动注脚。