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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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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。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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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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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。

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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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。此外，我们提出可控等价型与最小可控等价型概念，并给出相关算法。

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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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。

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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状态受限吸气式高超声速飞行器自适应跟踪控制 Article

Gong-jun LI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第5期页码 599-614 doi: 10.1631/FITEE.1500464

摘要：本文研究了纵向通道吸气式高超声速飞行器的状态受限自适应跟踪控制问题，其中，速度、高度和攻角均要求跟踪给定的参考曲线。通过选择俯仰角作为新的输出并设计合适的俯仰角参考曲线，提出了一种新颖的间接攻角跟踪策略。基于重新定义的输出（即：速度、高度和俯仰角），给出了一种基于修正的退步控制器设计方法，其中，障碍李雅普诺夫函数用来求解控制增益未知情况下的状态受限控制问题。稳定性分析表明本方法实现了跟踪控制的目标，同时所有的闭环信号有界，状态始终满足给定约束。数值仿真验证了本方法的有效性。

关键词：高超声速飞行器；约束；输出重定义；障碍李雅普诺夫函数

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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。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。

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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基于切换系统建模的倾转旋翼机过渡模式光滑跟踪控制 Research Article

罗苛比,史爽,彭聪

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第11期页码 1591-1600 doi: 10.1631/FITEE.2300266

摘要：本文使用切换建模和光滑插值技术，研究倾转旋翼机过渡模式的状态跟踪控制问题。基于过渡模式的非线性动力学模型，采用Jacobi线性化方法，并根据倾转角设计切换信号，建立线性切换系统模型。在此基础上，设计H_∞状态跟踪控制方案解决过渡模式的控制问题。该方法不直接限制控制输入的幅值，而采用改进的光滑插值方法实现无扰切换。最后，以XV-15倾转旋翼机为例，验证该控制方案的有效性。

关键词：倾转旋翼机；状态跟踪控制；线性切换系统；类时间依赖的多Lyapunov函数方法；光滑插值

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时滞系统的辨识及NARMA模型的修正

王冬青

《中国工程科学》 2006年第8卷第2期页码 39-43

摘要：

对现有神经网络对非线性时滞系统的时滞辨识方法进行了补充说明和分析，同时指出现有的NARMA模型修正方法对时滞系统的不当之处。以时滞系统神经网络预测控制为例，介绍了NARMA模型的正确修正方法，仿真证明了所提出的修正方法能获得好的控制性能及抗干扰能力。

关键词：辨识 NARMA模型神经网络预测控制

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不确定二阶非线性多智能体系统时变编队跟踪控制 None

Jian-wen XU, Kaoru OTA, Mian-xiong DONG, An-feng LIU, Qiang LI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第12期页码 1546-1557 doi: 10.1631/FITEE.1800519

摘要：研究了含未知非线性动态和外界干扰的二阶多智能体系统时变编队跟踪控制问题。在所考虑的时变编队跟踪控制中，每个跟踪者在完成预设编队的同时，需要跟踪领导者轨迹。将未知非线性动态和外界干扰视为每个多智能体的扩张状态，并设计扩张状态观测器对扩张状态进行在线观测。在此基础上，提出基于扩张状态观测器的时变编队跟踪控制协议。理论分析表明，所设计的时变编队跟踪控制协议能够保证观测器观测误差和多智能体系统时变编队跟踪误差收敛至任意小。最后，将所设计的时变编队跟踪协议应用于无人机目标合围问题，验证了该方法的有效性。

关键词：多智能体系统；时变编队；编队跟踪；非线性动态；扩张状态观测器

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输出受限的柔性海洋立管自适应神经网络边界控制 Research Article

余初阳1,楼旭阳1,马艺飞1,叶倩2,张今旗3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第8期页码 1229-1238 doi: 10.1631/FITEE.2100586

摘要：针对具有未知非线性扰动和输出限制的柔性海洋立管系统，提出一种基于自适应神经网络的边界控制方法抑制振动。首先，通过偏微分方程分布参数系统描述柔性海洋立管系统的动态特性。为补偿非线性扰动对系统影响，利用径向基神经网络构造一个基于神经网络的边界控制器以减少振动。在所提边界控制器下，基于李亚普诺夫方法，保证柔性海洋立管系统一致有界。该方法为其他柔性机器人系统的边界控制提供了一种集成神经网络的思路。最后，通过数值仿真验证所提方法的有效性。

关键词：海洋立管系统；偏微分方程；神经网络；输出限制；边界控制；未知扰动

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带有预设性能的高阶多输入多输出非线性系统自适应跟踪控制 Research Articles

王雪娆1,2,王庆领1,2,孙长银1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第7期页码 986-1001 doi: 10.1631/FITEE.2000145

摘要：本文针对一类不确定多输入多输出非线性系统提出一种基于观测器的自适应预设性能跟踪控制策略，同时考虑了系统中可能存在的不确定性。为估计被控系统中的不确定性以及外部扰动，本文构建了一类新颖的有限时间神经网络干扰观测器。此外，为保证系统可以达到预设性能，采用一类误差转换方法，可以将时变约束转换为一种等价的非时变约束。随后，基于障碍李雅普诺夫函数以及反步方法，提出一种基于观测器的跟踪控制策略。经证明，本文所设计的控制方法可以使闭环系统所有信号实现有界，跟踪误差满足预设的时变性能指标。最后，无人机系统数值仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

关键词：自适应跟踪控制；预设性能；输入饱和；干扰观测器；神经网络