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遗传算法 6

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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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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：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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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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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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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。

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：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。

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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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。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。

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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一种基于模糊逻辑的带宽管理方法

李祖欣,王万良,雷必成,陈惠英

《中国工程科学》 2008年第10卷第7期页码 104-111

摘要：

在网络带宽受限的网络控制系统中，设计了一个基于一维输入输出映射关系的模糊逻辑调节器，对控制系统的带宽进行动态管理。通过调整该模糊逻辑调节器中的非线性偏移因子可以进一步改善系统的控制性能和带宽需求。同时利用线性矩阵不等式及资源受限条件来确定带宽动态分配的上下界来保证系的稳定性。另外，定义了多回路归一化控制质量和归一化带宽需求度性能衡量指标来评价网络控制系统的全局性能。在此评价方法下，提出的模糊带宽管理方法和采用固定带宽分配方法进行仿真比较。结果表明模糊带宽管理方法相对于固定带宽分配方法而言在提高系统控制性能的同时也节省了网络带宽。

关键词：模糊带宽管理网络控制系统控制质量带宽需求

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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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一种非侵入式的基于功耗的可编程逻辑控制器异常检测方案 Article

Yu-jun XIAO, Wen-yuan XU, Zhen-hua JIA, Zhuo-ran MA, Dong-lian QI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第4期页码 519-534 doi: 10.1631/FITEE.1601540

摘要：工业控制系统广泛应用于关键基础设施的建设中，关系到国计民生，因此，攻击者越来越多地将其作为攻击目标，并造成严重的破坏。可编程逻辑控制器（Programmable logic controller, PLC）作为工业控制系统中的核心组件，能够直接控制现场设备，一旦PLC中运行了恶意程序，则可能直接造成重大财产损失甚至是人员伤亡为了更好的分析功耗信息，本文首先从原始功耗数据中提取有效的特征值组合，然后利用正常样本来训练一个基于长短记忆（long short-term memory, LSTM）单元的神经网络模型，利用该模型对后续正常样本进行预测

关键词：工业控制系统；可编程逻辑控制器；边信道；异常检测；基于长短记忆单元的神经网络模型

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工程机械控制与操纵系统的网络控制研究

李运华,杨桂林

《中国工程科学》 2005年第7卷第9期页码 25-29

摘要：

简要综述了工程机械中控制与操纵系统的发展历程和关键技术；提出了基于现场总线控制的网络控制实现功率传输和运动控制与综合的新方案；以应用于上海磁悬浮铁路工程轨道梁搬运的工程机械的计算机控制系统为例，讨论了基于现场总线控制系统(FCS)和PC104车载工控机的车辆计算机网络控制系统的设计方法和控制策略；研究结果为大型车辆与工程机械的控制与操纵提供了新的实现途径。

关键词：工程机械控制操纵网络控制

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面向片上网络的一种模糊集成拥塞感知路由算法 Research Articles

Shahrouz YASREBI1,Akram REZA1,Mohammad NIKRAVAN1,Seena VAZIFEDAN2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第5期页码 615-766 doi: 10.1631/FITEE.2000069

摘要：片上网络（NoC）是一种为多处理器芯片提供通信平台的基础设施。共享资源的虫孔交换方法在提升其效率的同时，也可能导致拥塞问题的出现。然而，处理这种拥塞问题需更多能耗，从而增加了耗电量。此外，耗电量的增加会产生更多热量并加剧热量波动，从而削减基础设施寿命，更严重的是降低网络性能。考虑到这些复杂性，提出控制拥塞的方法是一个重大挑战。本文提出一种模糊逻辑拥塞控制路由算法，以提高NoC在面对拥塞时的性能。为强化路径选择函数，利用了模糊逻辑算法的不确定性。结果表明，平均时延、功耗和最大时延分别降低14.88%、7.98%和19.39%。此外，该方法提高了14.9%的吞吐量和11.59%的接收数据包总数。

关键词：片上网络；路由算法；拥塞控制；模糊逻辑

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带误差补偿的GPC对网络控制系统时延的解决

王冬青

《中国工程科学》 2005年第7卷第8期页码 60-65

摘要：

针对网络控制系统(NCS)具有不确定时延的特性，提出了将广义预测控制(GPC)应用于网络控制系统的思想。为了克服模型失配和系统不确定性的影响，基于BP神经网络建立一个误差的预测模型，用误差预测值对输出预测值进行补偿，构成新型的广义预测控制算法，并采用了平滑滤波的加权输入控制律。在网络控制系统中，测试了网络数据传输的随机延迟时间特性，比较了GPC和具有BP网络预测误差补偿的GPC两种控制方法，验证了具有BP网络预测误差补偿的GPC在模型失配时的更好的控制性能。