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能源 43

农业科学 36

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系统工程 15

发展 14

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一种基于矩阵的有限状态机静态分析方法 Research Article

邓鹤1,闫永义1,陈增强2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第8期页码 1239-1246 doi: 10.1631/FITEE.2100561

摘要：在有限状态机研究领域，传统矩阵法首先构造状态转移矩阵，然后利用状态转移矩阵的幂来表示系统动态转移过程。这一过程是有限状态机系统分析的基石。本文提出一种基于矩阵的静态方法。该方法从拓扑结构的视角审视有限状态机，而非传统动态转移过程的视角，因此能够避免现有方法中存在的“维度爆炸”问题。基于这种静态方法，本文重新分析确定有限状态机的闭环检测与可控性问题。

关键词：逻辑系统；有限值系统；矩阵的半张量积；有限状态机；矩阵方法

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从控制论观点审视有限状态自动机的状态空间优化 Research Article

岳菊梅1,闫永义2,陈增强3,邓鹤2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第12期页码 1551-1684 doi: 10.1631/FITEE.2000608

摘要：现有大多数关于有限状态自动机（finite state machines, FSM）状态空间的优化方法不便甚至不能给出优化的数学意义。本文将FSM视为逻辑动态系统，借鉴控制论中动态系统平衡点的概念，引入t-等价状态和t-源等价状态概念。基于近年提出的FSM状态转移动力学方程，得到t-等价状态和t-源等价状态的数学描述（该数学描述可类比于控制论中关于动态系统平衡点的充要条件），进而给出该优化问题的数学解释。基于这些数学描述，设计了求解FSM所有t-等价状态和t-源等价状态的两种方法。此外，找到降低FSM状态空间的两种路径。可不借助计算机，仅用纸笔以数学推演方式实现。并且，为使所设计的方法借助计算机能完全以无人值守方式运行，提出一个开放性问题。最后，采用实际语言模型验证了结论的正确性和有效性。

关键词：有限状态自动机；有限值系统；逻辑系统；逻辑网络；矩阵半张量积；空间优化

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逻辑控制网络控制设计方法新进展 Review Articles

Xiang-shan KONG, Shu-ling WANG, Hai-tao LI, Fuad E. ALSAADI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第2期页码 220-233 doi: 10.1631/FITEE.1900397

摘要：控制设计是逻辑控制网络研究的一个基本问题。本文对逻辑控制网络控制设计方法的新进展进行综述。首先回顾矩阵半张量积和逻辑控制网络的一些基本结果。接着介绍逻辑控制网络研究中的控制设计方法新进展，包括能达集法、牵制控制法、控制李雅普诺夫函数法、事件触发法和采样控制法。最后通过一个示例说明这些方法的有效性。

关键词：逻辑控制网络；控制设计；矩阵半张量积

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状态和控制均具有多时滞的布尔控制网络可控性 Research Article

李一峰1,王兰2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第6期页码 906-915 doi: 10.1631/FITEE.2200618

摘要：本文研究状态和控制均具有多时滞的布尔控制网络可控性问题。首先，考虑控制具有多时滞的布尔控制网络可控性问题。对于该问题，本文通过定义一个新的矩阵乘积构建系统的可控性矩阵，基于该矩阵，得到一个系统可控的充分必要条件。其次，研究状态具有多时滞的布尔控制网络可控性问题，提出一个状态具有多时滞的布尔控制网络可控的充分必要条件。然后，提出一个状态和控制均具有多时滞的布尔控制网络可控性矩阵，利用该矩阵，提供一个简洁的可控性条件。最后，给出2个例子说明得到的理论结果。

关键词：布尔控制网络；矩阵半张量积；能控性；时滞

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多重受限时滞逻辑控制网络的输出跟踪 Research Articles

Ya-ting ZHENG, Jun-e FENG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第2期页码 316-323 doi: 10.1631/FITEE.1900376

摘要：本文深入研究具有状态和控制受限的时滞逻辑控制网络的输出跟踪问题。与其他类型时滞相比，状态依赖型时滞数值的更新依赖当前的状态值和一个伪逻辑函数。多重受限意味着状态的取值局限在一个给定的非空集合以及控制器的设计有条件限定。采用矩阵半张量积方法将动态方程转化为代数形式，进而构造一个等价扩维系统。基于该扩维系统，输出跟踪问题被转化为集合镇定问题。利用变换的状态转移矩阵，可得到该系统实现输出跟踪的充分必要条件，通过数学软件容易验证此条件。此外，设计了状态反馈控制器使时滞逻辑控制网络的输出能跟踪参考信号。最后，通过一个例子验证本文的理论结果。

关键词：逻辑控制网络；多重受限；输出跟踪；镇定；状态依赖型时滞；半张量积

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基于网络结构的布尔网络输出反馈镇定器设计 Research Articles

Jie ZHONG, Bo-wen LI, Yang LIU, Wei-hua GUI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第2期页码 247-259 doi: 10.1631/FITEE.1900229

摘要：在基因调控网络中，稳态结构可以用来表示细胞死亡或基因不受调控生长的进化行为。本文利用矩阵半张量积工具，分析与研究布尔网络输出反馈镇定器的设计。基于描述节点间耦合关系的网络结构信息，设计了输出反馈镇定器以实现全局稳定。与传统牵制控制器设计相比，输出反馈镇定器设计不再基于布尔网络的状态转移矩阵，可以有效确定牵制节点，降低计算复杂度。本文所提方法有效避免了计算2n×2n维的状态转移矩阵，这里n是布尔网络的节点数。最后，分别在一个信号转导网络和一个黑腹果蝇极性基因网络进行仿真模拟，证明该方法有效。结果表明，与传统布尔网络牵制控制相比，该方法更为简单、简洁。

关键词：布尔网络；输出反馈镇定器；网络结构；矩阵半张量积

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有限域上Galois型非线性移位寄存器的能观性 Research Article

高哲1,冯俊娥1,于永渊1,崔彦君2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第10期页码 1533-1545 doi: 10.1631/FITEE.2200228

摘要：

能观性可以确保任何两个不同初始状态都可以由它们的输出序列唯一确定，因此流密码必须避免不可观的非线性反馈移位寄存器，以防止等效密钥的出现。本文讨论了有限域上Galois型非线性反馈移位寄存器的能观性。通过半张量积，Galois型非线性反馈移位寄存器可被视为逻辑网络。本文介绍了状态转移矩阵的向量形式，据此提出一个充分必要条件以及判定一般Galois型非线性反馈移位寄存器能观性的算法。此外，本文定义了一个新的能观性矩阵，通过该矩阵可推导出计算复杂度较低的矩阵方法。此外，研究两种特殊类型的Galois型非线性反馈移位寄存器的能观性：全长Galois型非线性反馈移位寄存器和非奇异Galois型非线性反馈移位寄存器。提出两种方法确定这两种特殊类型的非线性反馈移位寄存器的能观性，并提供一些数值示例支持这些结果。

关键词：能观性；非线性反馈移位寄存器（NFSRs）；Galois型非线性反馈移位寄存器；半张量积；有限域；逻辑网络

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布尔控制网络的级联分解：一种图论方法 Research Articles

Yi-feng LI, Jian-dong ZHU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第2期页码 304-315 doi: 10.1631/FITEE.1900422

摘要：采用图论方法研究布尔控制网络的两类级联分解问题。提出嵌套完美等点划分（NPEVP）的概念。基于NPEVP，得到级联分解问题可解的充要图条件。给定提出的图条件，可构造性地得到实现相应级联分解形式的逻辑坐标变换。最后，给出两个实例以验证结论。

关键词：布尔控制网络；半张量积；级联分解；图条件

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一种基于新型耦合映像格子系统和DNA运算的图像压缩加密方案 Research Article

李媛媛1,游晓庆2,卢剑权3,楼俊钢4,5

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第6期页码 813-827 doi: 10.1631/FITEE.2200645

摘要：本文提出一种基于混合线性-非线性耦合逻辑映像格子（NMLNCML）系统和DNA运算的有效图像加密方案。所提出的NMLNCML系统增强了系统的混沌特性，适用于图像加密。该加密系统具有大量的密钥空间；对密钥的敏感性高；对选择明文攻击、统计学攻击和差分攻击具有很强的抵抗能力；并且对一定程度的噪声和数据丢失有很好的鲁棒性。提出的图像密码系统采用置乱—压缩—扩散的架构。首先，通过离散小波变换将普通图像变换为稀疏系数矩阵，并对系数矩阵执行与明文相关的Arnold置乱。然后，采用半张量积（STP）压缩感知对系数矩阵进行压缩和加密。最后，通过DNA随机编码、DNA加法，和位XOR运算来扩散压缩系数矩阵。NMLNCML系统用于在压缩传感的STP测量矩阵和DNA操作中的伪随机序列中生成混沌元素。SHA-384函数用于产生明文密钥，从而使所提出的加密算法对原始图像高度敏感。仿真结果和性能分析验证了该方案的安全性和有效性。

关键词：压缩感知；耦合映像格子（CML）；DNA运算；半张量积

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基于游程长度控制约束的可见光通信编码设计 Research Articles

李宗艳,余鸿路,单宝玲,邹德旋,李世银

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第9期页码 1397-1411 doi: 10.1631/FITEE.1900526

摘要：在可见光通信系统中，游程长度受限码可用于促进可靠的数据传输并提供无闪烁照明。本文提出新颖的高码率游程长度受限码，以改善传输系统的误码率性能以及减少光信号闪烁。基于有限状态机设计原理，通过优化最小汉明距离和利用状态分裂法获取较小状态数，提出两种游程长度受限码编码方案以获得高编码增益。在游程长度受限码的编码设计方案中，码字集的构造至关重要；在码字集的设计中引入集合划分算法准则。详细描述各种游程长度受限码的闪烁特性和最小汉明距离，并基于直方图比较不同码字的闪烁性能。最后，基于开关键控调制的可见光通信系统对所提游程长度受限码作仿真验证及性能分析。仿真结果表明，与现有游程长度受限码相比，在闪烁控制约束下，所提游程长度受限码的误码性能更优。

关键词：可见光通信；游程长度受限码；有限状态机；最小汉明距离

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基于逻辑系统框架的节能换档控制策略设计 Research Articles

Ming-xin KANG, Jin-wu GAO

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第2期页码 340-350 doi: 10.1631/FITEE.1900459

摘要：交通信息的有效获取为汽车动力系统节能减排控制带来巨大潜力。提出一种旨在提升汽车燃油经济性能的基于逻辑控制的换挡策略。通过分析处理历史驾驶数据和实时交通信息，驾驶员在特定路段的功率需求显示出随机特征且可被统计分析；该随机特征为换挡策略设计提供了新思路。考虑到档位控制的离散特性，换挡策略可在逻辑系统框架下设计。鉴于此，汽车车速动态被离散量化为若干逻辑状态，进而可用马尔可夫过程模型建模为一个逻辑系统。在逻辑系统框架下，将汽车燃油优化问题建模为滚动时域档位优化控制问题，并采用基于代数运算的动态优化算法在线求解最优档位控制策略。仿真结果表明，相较于传统换挡策略，所提出的控制器能有效提升燃油经济性能。

关键词：随机逻辑系统；换挡策略；滚动时域优化；交通信息；节能驾驶

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基于有序特征值矩阵的对称变量检测算法 Article

Xiao-hua LI, Ji-zhong SHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第10期页码 1644-1653 doi: 10.1631/FITEE.1601052

摘要：为简化布尔函数中12类对称变量的检测过程，本文提出基于最小项展开或真值表的对称性检测新算法。首先，根据逻辑变量的对称性定义，定义基于真值表的有序特征值矩阵。通过分析12类对称变量有序特征值矩阵的约束条件，提出对称变量检测算法。该算法适用于含无关项布尔函数和不含无关项布尔函数中的对称变量检测。该算法避免了图形方法、谱系数方法、与—异或方法中的变量数限制，也解决了快速算法中的完备性问题。算法用C语言实现并对MCNC91标准电路进行测试。结果表明，与传统方法相比，新算法在适用的变量数、检测含无关项布尔函数、检测类型、检测过程复杂度方面是最优算法。

关键词：布尔函数；对称变量；布尔逻辑代数系统；有序特征值矩阵；真值表

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基于RTK GPS系统的结构安全监测系统研究

王人鹏,姚连璧,孟晓林

《中国工程科学》 2011年第13卷第3期页码 63-70

摘要：

利用GPS系统在线监测获取的大量结构响应数据，完成了大量数据处理工作，得到了结构响应的时间序列。在此基础上，完成了结构响应的谱分析，初步建立了结构响应的状态空间模型及ARMA（autoregressive moving average method）模型。计算分析结果与大桥通车试验的实测结果及有限元模型预测结果相当吻合。研究表明，基于结构响应的状态空间模型及ARMA模型是评估结构动力性能的有力工具，同时进一步验证了通过RTK GPS系统建立结构安全监测系统的可能性。

关键词： RTK GPS系统时间序列状态空间模型 ARMA模型有限元模型

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不对称时变状态约束下非线性系统自适应有限时间事件触发控制 Research Article

魏岩1,罗均2,严怀成3,王曰英2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第12期页码 1551-1684 doi: 10.1631/FITEE.2000692

摘要：研究了状态约束下多输入多输出不确定非线性系统的自适应有限时间事件触发控制问题。为防止系统状态违反非对称时变约束，建立tan型非线性映射函数，将所考虑的系统转化为等价无约束系统。在虚拟控制信号中引入光滑切换函数，以避免传统有限时间动态面控制方法在零附近的奇异现象。同时，采用模糊逻辑系统补偿未知非线性函数。引入合适的事件触发机制确定何时控制律更新。利用李雅普诺夫稳定性理论分析，证明闭环系统是半全局最终有限时间稳定的，且不违反状态约束。最后，通过仿真实例验证了所设计控制方法的有效性。

关键词：事件触发控制；非线性映射；自适应模糊控制；有限时间；状态约束