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无线传感网络环境下基于信息新鲜度约束的事件触发卡尔曼一致性滤波算法 Research Articles

王蕊1,李雅辉1,孙辉1,张友民2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第1期页码 1-140 doi: 10.1631/FITEE.2000206

摘要：提出一种新的基于无线传感网络的事件触发卡尔曼一致性滤波（ET-KCF）算法。该算法基于信息新鲜度，通过计算采样信息的信息年龄（age of information，AoI）度量信息的新鲜度。该算法集成传统的事件触发机制、信息新鲜度计算方法和卡尔曼一致性滤波（KCF）算法，可以更有效地估计飞机舱内的污染物浓度。该方法还考虑了数据包丢失和通信路径丢失对信息传输的影响，提出一种基于AoI约束的ET-KCF阈值选择方法，将每个数据包的AoI与系统最小平均AoI比较。该方法减少了对过期信息的传输，大大降低了网络能耗。最后，利用李雅普诺夫稳定性理论和矩阵理论证明了算法的收敛性。仿真结果表明，与现有KCF算法相比，该算法具有更好的容错性，与其他ET-KCF算法相比，其功耗更低。

关键词：分布式卡尔曼一致性滤波；事件触发机制；信息年龄（AoI）；稳定性分析；能量优化

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面向离散多智能体系统一致性问题的自触发鲁棒分布式模型预测控制方法 Research Articles

李佳琦1,王庆领2,苏延旭2,孙长银

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第8期页码 1068-1079 doi: 10.1631/FITEE.2000182

摘要：针对一类有界加性扰动下的非线性离散多智能体系统一致性问题，提出一种基于自触发鲁棒分布式模型预测控制的一致性算法。首先构造了一个新的代价函数，多智能体系统通过该函数进行耦合控制。在该代价函数基础上，采用自触发机制，有效降低了通信负担。为克服加性扰动，利用每个智能体的模型预测控制器迭代求解最坏情况下的局部最小—最大优化问题。然后，给出保证算法迭代可行性和闭环多智能体系统达到一致性的充分条件。对于每个智能体，设计了兼容性约束和一致性误差终端域。最后，通过仿真算例验证了所提算法的有效性和正确性。

关键词：一致性；自触发控制；分布式模型预测控制

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相对传感网络分布式卡尔曼滤波器的收敛性分析 Research

Che LIN, Rong-hao ZHENG, Gang-feng YAN, Shi-yuan LU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第9期页码 1063-1075 doi: 10.1631/FITEE.1700066

摘要：严格分析了相对传感网络中分布式卡尔曼滤波问题。用无向图对相对传感网络建模，并假设网络中各节点具有相同动力学模型。给出整个系统可观测性的充要条件，并详细证明。通过局部信息和测量通信，设计了一种基于卡尔曼滤波技术的分布式次优估计器，并与集中式最优估计器比较。数值仿真验证了所提算法的有效性。

关键词：相对传感网络；分布式卡尔曼滤波；Schur稳定；线性矩阵不等式

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具有受控初始状态递归树的一致性分析及其拉普拉斯能量 Research Articles

洪美都,孙伟刚,刘苏雨,轩腾飞

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第6期页码 809-962 doi: 10.1631/FITEE.1900133

摘要：本文研究一类具有受控初始状态递归树的一致性问题。由拉普拉斯谱定义的网络一致性用于刻画含有噪声线性系统的一致性动力学。基于这类递归树的规则结构，得到拉普拉斯特征值连续两次迭代的递归关系，并由此得到一阶和二阶一致性的精确解。它们由所有非零拉普拉斯特征值的倒数和与平方和来定义。一阶和二阶一致性的幂律关于网络规模N分别为ln N和N。研究表明递归树初始节点数目越少，其一致性表现越好。最后，用数值例子研究一致性和拉普拉斯能量之间的关系，结果表明一阶和二阶一致性分别随拉普拉斯能量以指数和线性速率增长。

关键词：一致性；网络一致性；拉普拉斯能量

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一种用于判断分布式网络中故障节点的自主故障诊断及决策算法 Article

Adel KHOSRAVI,Yousef SEIFI KAVIAN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第9期页码 885-896 doi: 10.1631/FITEE.1500176

摘要：概要：本文致力于处理具有任意易错节点及健康接入点的分布式无线网络（distributed wireless networks, DWNs）的故障诊断一致性（fault-diagnosis agreement我们提出一个新算法，可在无故障成员间对其中失效节点的认定达成一致。该算法为完全链接分布式无线网络而设计，同时易于改造为适用于部分链接网络。本文的贡献在于通过在所有无故障成员中检测同一失效单元列表，来减少拜占庭协议过程的比特复杂度，从而将恶意单元从其它协商进程中移除。

关键词：故障诊断；决策；拜占庭协议；分布式无线网络；一致性

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海底不稳定性研究进展及展望

高伟健,李伟

《中国工程科学》 2023年第25卷第3期页码 109-121 doi: 10.15302/J-SSCAE-2023.03.010

摘要：

海底不稳定性及次生海底地质灾害广泛存在于海洋之中，对海岸港口设施、海洋钻井平台、海底管道光缆等海底基础建设颇具威胁。但目前对海底不稳定性的成因机制与主控因素仍知之甚少，为加深对海底不稳定性的认识，本文回顾了海底不稳定性研究进展，梳理了海底不稳定性及次生海底地质灾害的主要类别、全球分布情况和地球物理识别特征，归纳了目前海底不稳定性研究的定量分析方法，进一步分析了其成因机制、控制因素及工程地质灾害风险，探讨了海底陆坡失稳演化过程试验模拟技术的适用范畴与技术瓶颈。最后，从海底不稳定性的致灾机理研究、多源数据智能分析和海底失稳立体监测3 个维度提出了未来海底不稳定性研究的发展方向与对策建议，以期为海底不稳定性的模拟、预测和预警等工作提供指导性建议。

关键词：海底不稳定性；海底地质灾害；成因机制；风险评估；不稳定性分析

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带有网络智能体的去中心化多智能体强化学习进展 Review Article

张凯清1,杨卓然2,Tamer BAŞAR1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第6期页码 802-814 doi: 10.1631/FITEE.1900661

摘要：多智能体强化学习长期以来一直是机器学习和控制领域的重要研究课题。最近在（单智能体）深度强化学习领域的进展重新唤醒了对多智能体强化学习的研究兴趣，尤其在理论分析方面。本文回顾这个大课题中的一个子领域：带有网络智能体的去中心化多智能体强化学习。在这一场景中，多个智能体在一个共同的环境中进行序贯决策，无需中心控制器的协调，且智能体被允许和它们在通信网络上的邻居交换信息。这样的一个模型在很多方向都有相关应用，包括机器人控制、无人车控制、移动传感器网络控制、智能电网，等等。本综述旨在覆盖和整理我们和其他科研人员在这一方向的相关工作。

关键词：强化学习；多智能体系统；网络系统；一致性优化；分布式优化；博弈论

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大数据存储技术综述 Review

Aisha SIDDIQA, Ahmad KARIM, Abdullah GANI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第8期页码 1040-1070 doi: 10.1631/FITEE.1500441

摘要：对于容量快速增长、日趋多元化的大数据，业界亟需开发可行性更好的存储工具。为满足大数据存储需求，存储机制已经形成从传统数据管理系统到NoSQL技术的结构化转移。然而，目前可用的大数据存储技术无法为持续增长的异构数据提供一致、可扩展和可用的解决方案。在科学实验、医疗保健、社交网络和电子商务等实际应用中，存储是大数据分析的第一步。本文旨在对目前可用于大数据的最先进的存储技术进行全面调查，提供了一个明确的大数据存储技术分类方法，以帮助数据分析师和研究人员了解和选择更适合其需求的存储机制。我们使用布鲁尔的CAP定理比较和分析了现有存储方法，评估了不同存储架构的性能，讨论了存储技术的意义、应用及其对其他类别数据的支持。

关键词：大数据；大数据存储；NoSQL数据库；分布式数据库；CAP定理；可扩展性；一致性-分区弹性；可用性-分区弹性

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一种新型的有向拓扑条件下普通线性多智能体系统的一致性协议 Article

Hao-liang LI, Ren-nong YANG, Qiu-ni LI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第8期页码 1071-1081 doi: 10.1631/FITEE.1601422

摘要：本文研究了普通线性多智能体系统在有向拓扑条件下的一致性问题。首先基于分布式PID（Proportional-integral-derivative）控制提出了一种新的一致性协议，然后通过变量转换将一致性问题转变为一个渐进稳定问题，通过状态投影方法给出了系统实现一致性的充分必要条件和一致性函数的显示表达式，然后构建Lyapunov函数，基于线性矩阵不等式（Linear matrix inequality, LMI）给出了一致性协议中增益矩阵的范围，最后通过两组实验来验证这种方法的优势。仿真结果表明了所提方法的有效性。

关键词：多智能体；一致性；PID（Proportional-integral-derivative）控制；线性矩阵不等式

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中心节点距离对树状网络一致性的影响

李达权,孙伟刚,胡鸿翔

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第9期页码 1349-1356 doi: 10.1631/FITEE.2200400

摘要：本文研究了两个中心节点之间的距离对网络一致性的影响。网络一致性由拉普拉斯特征值所量化，可用来衡量线性系统对外部噪声的一致性程度。为获得网络一致性关于距离的精确表达式，选取一类由网络参数控制的具有两个中心节点的树状网络。利用其规则的拓扑结构，得到一致性关于网络参数和网络规模的解析表达式。证明两个中心节点距离越短，度的差异性越大，网络一致性越好。在相同网络规模和距离下，最大的中心节点度差异会导致最优的一致性。最后，建立了网络一致性与平均路径长度之间的联系，发现它们呈线性关系。

关键词：一致性距离平均路径长度

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带多局部约束的改进push-sum框架分布式优化及其在智能电网中的应用

徐谦,俞楚天,袁翔,韦梦立,刘洪喆

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第9期页码 1253-1260 doi: 10.1631/FITEE.2200596

摘要：本文研究了带,N,个非一致闭凸集约束的分布式优化问题，目的是在固定的不平衡图上设计一个相应的分布式优化算法解决该问题。为此，在改进的push-sum框架下，本文设计了新的分布式优化算法，并在强连通图的假设下给出了其严格的收敛分析。最后，仿真结果证明了所提算法的良好性能。

关键词：分布式优化非一致约束改进push-sum框架

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基于一致性的三维多无人机高精度编队控制策略 Article

Mao-de YAN, Xu ZHU, Xun-xun ZHANG, Yao-hong QU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第7期页码 968-977 doi: 10.1631/FITEE.1600004

摘要：本文提出了一种基于二阶一致性的多无人机编队控制策略，通过邻接通信，引入位置和速度协同变量来产生控制命令。提出了协同导航算法和协同控制算法，它们分别控制位置和姿态，联合二者可保持特定几何队形。协同导航算法是二阶一致性算法，给出期望的加速度、俯仰角速率和偏航角速率。协同控制算法综合考虑纵向和横侧向机动，通过推导状态方程来设计协同控制律。分析了编队的闭环稳定性，给出了稳定的充分必要条件。仿真中，三维编队飞行验证了所提编队控制策略的可行性和有效性。

关键词：多无人机；一致性；协同导航；协同控制；同步技术

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多智能体系统的二分异步脉冲跟踪一致性 Research Article

张玲忠1,李媛媛2,楼俊钢3,卢剑权4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第10期页码 1522-1532 doi: 10.1631/FITEE.2100122

摘要：

本文研究了多智能体系统如何通过实施异步脉冲控制输入实现分布式二分领导跟随一致性。所提出的异步脉冲控制方法不要求所有多智能体的脉冲信号同时发生。在领导者控制输入非零的情况下，得到了在闭环多智能体系统中实现二分异步脉冲跟踪一致性的充分条件。本文讨论了更广泛的异步脉冲效应范围。所设计的控制器反馈部分可有效对抗脉冲扰动。

关键词：二分追踪；多智能体系统；异步脉冲；一致性

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DoS攻击下信息物理电网系统的弹性分布式经济调度 Research Articles

杨飞生1,2,梁旭辉2,管晓宏1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第1期页码 1-140 doi: 10.1631/FITEE.2000201

摘要：以发电实际情况为出发点，建立考虑环境污染代价的新型分布式优化模型。为节省有限的带宽资源，提出一种新的分布式事件触发方案，以在通信网络遭受恶意DoS攻击时保持信息物理电网系统的弹性和经济性。然后，根据梯度下降算法设计一种多智能体一致性协议解决最小化问题，并从最优性和稳定性角度分析系统发电成本最小化的前提。最后，通过单区域10发电机组模拟实验验证了理论结果。

关键词：经济调度；拒绝服务（DoS）攻击；弹性事件触发方案；分布式优化

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执行器饱和条件下不确定的中立型分数阶时滞系统的稳定性分析 Research Articles

Zahra Sadat AGHAYAN1,Alireza ALFI1,J. A. TENREIRO MACHADO2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第10期页码 1402-1412 doi: 10.1631/FITEE.2000438

摘要：分析了执行器饱和条件下中立型分数阶时滞系统的鲁棒稳定性问题。构建了一个Lyapunov-Krasovskii （LK）函数，并给出此类系统的渐近鲁棒稳定性条件，这些条件使用Lyapunov直接方法构造的线性矩阵不等式（LMIs）表示。引入一种算法计算状态反馈控制器的增益以扩展吸引域。数值示例验证了理论结果。

关键词：分数阶系统；稳定性；中立时滞；鲁棒性；饱和性