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基于切换机制的所有子系统不稳定的非周期采样布尔控制网络镇定问题研究 Research Articles

Liang-jie SUN, Jian-quan LU, Wai-Ki CHING

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第2期页码 260-267 doi: 10.1631/FITEE.1900312

摘要：本文旨在进一步研究带有非周期采样控制的布尔控制网络的全局稳定性。前期工作指出一个带有非周期采样控制的布尔控制网络能够被转化为一个切换布尔网络；通过研究转化后的切换布尔网络的全局稳定性，可以进一步得到带有非周期采样控制的布尔控制网络的全局稳定性。遗憾的是，由于前期工作主要思想是利用稳定子系统抵消由不稳定子系统引起的状态发散，因此所考虑的切换布尔网络至少含有一个稳定子系统。本文主旨是恰当的切换行为也可以具有良好稳定特性；即当所有子系统都不稳定时，通过设计合适的切换律，切换布尔网络也能达到稳定。这与前期工作的思想完全不同。具体地，对这种情况，首先驻留时间被要求限制在一对上下界内；然后，利用离散化李雅普诺夫函数和驻留时间方法，得到一个全局稳定的充分条件；最后，通过一个生物实例来论证所得结论。

关键词：非周期采样控制；布尔控制网络；不稳定子系统；离散化李雅普诺夫函数；驻留时间

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耗散陀螺系统的李雅普诺夫函数构造：剩余能量函数方法 Personal View

Cem CİVELEK, Özge CİHANBEĞENDİ

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第4期页码 629-634 doi: 10.1631/FITEE.1900014

摘要：在自由度为4、张量有逆变（右上标）和协变（右下标）形式的耗散陀螺系统中，使用二阶线性微分方程建立拉格朗日耗散模型，即{L, D}模型。通过系统的{L, D}模型确定广义元素。剩余能量函数（REF）由哈密顿量及损耗或耗散能量（为负）之和组成，将其作为李雅普诺夫函数，可通过李雅普诺夫第二方法作稳定性分析，并从数学上推导出稳定性条件。

关键词：李雅普诺夫函数；剩余能量函数；耗散陀螺系统稳定性

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基于异步切换和可容许边依赖平均驻留时间方法的切换线性系统镇定研究 Research Article

侯林林1,马萱1,孙海滨2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第5期页码 810-822 doi: 10.1631/FITEE.2000698

摘要：本文研究异步切换条件下切换线性系统的镇定问题。采用可容许边依赖平均驻留时间方法，设计包含慢可容许边依赖平均驻留时间和快可容许边依赖平均驻留时间的切换信号。构造的李雅普诺夫函数与系统模态和控制器模态均相关。给出了获取控制器增益和设计切换信号的稳定性准则及相应算法。最后，通过两个算例验证了所提结果的有效性。

关键词：异步切换；可容许边依赖平均驻留时间；多李雅普诺夫函数

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基于人工免疫算法的SVG电压外环控制器控制策略

杨建宁,孙玉坤,李自成,孙运全

《中国工程科学》 2007年第9卷第10期页码 30-35

摘要：

针对高维非线性电力系统复杂的控制对象，在静止无功发生器（SVG）的电压偏差-无功的控制方法上，采用人体免疫系统维持自身功能正常的机理，以稳定电力系统工作状态,提出基于人工免疫算法的SVG外环控制器控制策略。研究中识别电力系统中相应抗原物质的电压变动因素，细胞激活生成过程的模糊建模，运用Mamdani模糊推理和重心中心解模糊方法，得到内环控制所需要的无功参考值指令。通过单机双闭环控制的SVG控制器离线仿真，对三相对称短路故障后控制的影响分析，并与PI控制方式比较。结果表明，所提出的仿生免疫机理的控制方案对于SVG中动态无功调节过程和对电力系统稳定性的控制作用是有效的。

关键词：电力系统静止无功发生器类人体免疫反应模型李雅普诺夫能量函数

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基于神经网络的固定时间约束下外骨骼机器人加速度重构方法 Research

薛涛1,王子威1,张涛1,白鸥2,张萌3,韩斌4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第5期页码 649-808 doi: 10.1631/FITEE.1900418

摘要：精准的加速度信号采集对机械外骨骼系统十分重要，但其难以通过传感器系统直接测量。现有基于重构算法的加速度获取方法能够保证重构误差的有限时间收敛和扰动抑制，但忽略了误差约束和初始状态无关方法。为解决该问题，提出一种基于新型径向基神经网络的误差约束下的固定时间重构算法，以实现高性能的加速度信号估计。在该算法中，提出一种新型指数型障碍李雅普诺夫函数处理误差约束问题，该函数提供一种统一简洁的李雅普诺夫稳定性证明模板。与此同时，设计一种分数阶滑模控制律，以实现固定时间收敛；为进一步提升系统鲁棒性，使用自适应权重矩阵构建的径向基神经网络近似和消除完全未知的扰动。值得注意的是，该框架下误差的收敛时间与初始状态以及扰动无关，只取决于预设参数，并且重构误差始终位于预定义的界内。数值仿真实验和人体实验结果验证了本文方法的优点以及在实际场景中的鲁棒性。

关键词：加速度重构；固定时间收敛；约束控制；障碍李雅普诺夫函数；初始状态无关方法；外骨骼机器人

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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。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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正实特征值切换拓扑的一般线性多智能体动态系统稳定性 Article

李升波, 王志涛, 郑洋, 杨殿阁, 游科友

《工程（英文）》 2020年第6卷第6期页码 688-694 doi: 10.1016/j.eng.2020.05.006

摘要：

时变的网络拓扑结构对多智能体系统的稳定性具有重要的影响。本文研究了在拓扑结构切换情况下，具有“领航者-跟随者”拓扑结构的一般线性多智能体动态系统的稳定性，并将其用于网联汽车的队列控制。为描述多智能体之间的信息交换，本文将切换拓扑建模为关联矩阵特征值均为正实数的有向图，利用黎卡提不等式设计了分布式控制率，并估算了闭环系统的收敛速度。研究提出了具有切换拓扑的多智能体系统稳定性充分判据，同时利用共同李雅普诺夫函数证明了该闭环系统的稳定性。将所得到的结论应用于网联汽车的队列控制，证明了所提出方法的有效性。

关键词：稳定性多智能体系统切换拓扑共同李雅普诺夫函数

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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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具有区域约束的一阶多智能体系统的有限时间编队控制 Research Articles

杨正全1,潘小芳1,张青1,陈增强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.2000177

摘要：研究具有区域约束的多智能体系统的有限时间编队控制问题。多智能体具有一阶动力学和一个共同目标区域。提出一种利用局部信息和交互作用的控制算法。如果通信图是无向连通的以及所设计框架是刚性的，证明该控制器可用于解决具有目标区域的编队问题。该控制算法可控制所有智能体在有限时间内进入所需区域，同时达到并保持所需队形。

关键词：有限时间编队；多智能体系统；渐进收敛；约束集；李雅普诺夫定理

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具有状态依赖随机脉冲的布尔网络稳定性研究

沈雅雯,郭宇骞,桂卫华

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第2期页码 141-286 doi: 10.1631/FITEE.1900454

摘要：研究了具有由状态和随机因素触发脉冲的布尔网络的稳定性。采用混合指数模型描述脉冲神经网络。首先，得到前向完备性的几个充要条件。其次，基于概率布尔网络的稳定性准则和前向完备性准则，给出以概率1有限时间稳定性和依分布渐近稳定性的充要条件。讨论了这两种稳定性之间的关系。最后，给出算例和时域仿真结果。

关键词：脉冲布尔网络；前向完备性；以概率1有限时间稳定性；依分布渐近稳定性

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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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李雅普诺夫稳定性理论在目标识别效果评估中的应用

李彦鹏,黎湘,王宏强,庄钊文,梁甸农

《中国工程科学》 2005年第7卷第7期页码 39-42

摘要：

针对目标识别效果的稳定性评估，建立了目标识别系统的动态模型，随后基于李雅普诺夫稳定性理论，给出了目标识别系统识别效果的动态稳定性分析并完成初步仿真。

关键词：目标识别效果评估稳定性

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通过物流机器人网络实现仓库自动化：一种信息物理控制方法 Tutorial

蔡凯

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第5期页码 649-808 doi: 10.1631/FITEE.2000156

摘要：本文提供使用机器人网络实现仓库自动化的背景教程并回顾近期相关文献。提出一种新的信息物理控制方法，以实现多机器人服务“货到人”物流作业的安全、无锁死、高效和自适应行为。该方法的核心是增量式监督控制设计算法，该算法相对于机器人数量在计算上可扩展。最后，给出30个机器人在可变环境下的一个实例分析，以验证该方法的有效性。

关键词：离散事件系统；信息物理系统；机器人网络；仓库自动化；物流

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一类非仿射离散非线性系统的直接自适应模糊滑模控制 Article

Xiao-yu ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第12期页码 1331-1343 doi: 10.1631/FITEE.1500318

摘要：针对非仿射离散非线性系统的带干扰轨迹跟踪问题，提出一种直接自适应模糊滑模控制设计。为了获得自适应特性及消除滑模控制抖振，通过使用一个动态模糊逻辑系统（Dynamic fuzzy logical system, DFLS）实现等价控制。DFLS的参数实行在线自调节。用Lyapunov分析方法验证了滑模控制的稳定性，结果表明，整个系统渐近稳定且具备自适应、消除抖振的特点。通过数值仿真和一个2自由度机械臂的应用设计仿真证明了所提出设计的良好性能。

关键词：非线性系统；离散系统；动态模糊逻辑系统；直接自适应；滑模控制

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基于非脆弱采样数据控制的非线性多智能体系统同步控制及其在电路系统中的应用 Research Article

Stephen AROCKIA SAMY1,Raja RAMACHANDRAN2,Pratap ANBALAGAN3,曹阳4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第4期页码 553-566 doi: 10.1631/FITEE.2200181

摘要：设计了一个非脆弱采样数据控制方案，用于互连耦合电路系统（多智能体系统）的渐近同步标准。该方案对所考虑的多智能体系统在时变延迟情况下作同步分析。通过构建合适的李亚普诺夫函数，得出线性矩阵不等式成立的充分条件，确保多智能体领导者和跟随者系统之间的同步。最后，给出两个数值案例，展示了该控制方案的有效性和所提李亚普诺夫函数的较低保守性。

关键词：多智能体系统；非脆弱采样数据控制；时变延迟；线性矩阵不等式；渐近同步