公理化的矩阵半张量积

本文给出矩阵半张量积的一个公理化框架,它包括矩阵–矩阵半张量积、矩阵–向量半张量积和向量–向量半张量积.首先,对目前通用的各类矩阵半张量积的基本性质与应用做一个综述性的回顾.然后,介绍一种新近出现的矩阵半张量积,即保维数矩阵半张量积.跟普通矩阵乘法一样,它是多功能的,即它可同时实现矩阵–矩阵乘积、矩阵–向量乘积和向量–向量乘积这3种功能.最后,本文介绍保维数矩阵半张量积的一些代数性质,包括非方矩阵的Cayley-Hamilton定理,非方矩阵的特征值、特征向量等.

基于矩阵半张量积解四元数广义Sylvester矩阵方程组

该文利用矩阵半张量积求解四元数广义Sylvester矩阵方程组.首先将实矩阵半张量积运算推广到四元数矩阵,进而利用四元数矩阵半张量积提出四元数矩阵在向量算子下的一些新结论,利用这些结论将四元数矩阵方程组转化为四元数线性方程组,最后转化为实线性方程组,从而得到四元数广义Sylvester矩阵方程组有解的充要条件及通解表达式,并给出其极小范数解.最后通过数值算例说明该方法的有效性.

求解四元数矩阵方程A^(H)XA=B的基于矩阵半张量积的新方法

四元数线性系统在控制理论和工程中有广泛的应用。利用矩阵半张量积对四元数矩阵方程进行研究,提出四元数矩阵的一种实向量表示并研究其性质。结合实向量表示与矩阵半张量积,给出四元数矩阵方程A^(H)XA=B的极小范数Hermitian解的存在条件及通解表达式,并且给出相应算法。数值实验证明了实向量表示方法的可行性。

基于矩阵半张量积求解弱双四元数调节方程

基于矩阵半张量积及弱双四元数的实向量表示,将弱双四元数调节方程A_(1)X-A_(2)XB=C转化为无约束的实矩阵方程,利用实矩阵方程得到弱双四元数调节方程的(anti-)Hermitian解,通过数值实验检验了此方法的有效性,并将此方法应用于时变线性系统的连续归零动力学设计.

布尔网络的分析与控制—矩阵半张量积方法

布尔网络是描述基因调控网络的一个有力工具.由于系统生物学的发展,布尔网络的分析与控制成为生物学与系统控制学科的交叉热点.本文综述作者用其原创的矩阵半张量积方法在布尔网络的分析与控制中得到的一系列结果.内容包括:布尔网络的拓扑结构,布尔控制网络的能控、能观性与实现,布尔网络的稳定性和布尔控制网络的镇定,布尔控制网络的干扰解耦,布尔(控制)网络的辨识,以及布尔网络的最优控制等.

有限博弈的矩阵半张量积方法

矩阵半张量积被广泛地应用在有限博弈的研究中,例如:1)演化博弈;2)势博弈;3)有限博弈的向量空间分解;4)基于势博弈的优化与控制;5)合作博弈等.本文的目的,就是对上述各种应用做一个全面的介绍,包括其原理、主要成果、以及尚待解决的问题.

移动机器人对气体泄漏源的定位——矩阵半张量积方法

对于使用移动机器人在风速/风向变化较大的气流环境中定位气体泄漏源的问题,我们建立了一个定位模型.模型的输入为机器人在定位过程中实时获取的多传感器信息(激光信息、视觉信息、气体浓度信息、风信息等),输出为相应的搜寻行为或策略,主要包括避障行为、随机搜寻、视觉搜寻、化学趋向性搜寻、风趋向性搜寻、路径规划和气体泄漏源定位等.利用矩阵的半张量积理论,我们确定了这个模型输入和输出之间的结构矩阵.根据多传感器的测量信息,结构矩阵产生相应的搜寻行为或策略,由动态机器人有效地完成,以确定气体源的位置.本方法的可靠性经过机器人实地实验得到验证.

基于矩阵半张量积求解四元数Toeplitz线性系统

针对四元数上三角Toeplitz线性系统的求解问题,提出了一种利用四元数矩阵的实向量表示与矩阵半张量积的新方法,给出四元数上三角Toeplitz线性系统相容的充要条件及通解表达式,通过数值算例检验了该方法的有效性.

矩阵半张量积方法在逻辑网络和相关系统中的应用综述

本文介绍了近期关于逻辑网络及其应用的一些最近的结果,包括逻辑网络的背景、矩阵半张量积(STP)的新矩阵乘积的理论、逻辑网络的一些基本研究以及一些当前的重要工作.特别介绍了逻辑网络的一些基本问题,比如可控性、可观性、稳定性、镇定、同步、最优控制以及扰动解耦等.由于在处理逻辑网络问题方面具有很大的潜力和优势,STP方法被海内外很多学者关注并将其用于相关问题的研究.目前,一些新的领域被广泛研究,包括牵引控制、函数扰动、系统解耦、输出追踪、符号动力学等.本文主要对基于STP方法研究逻辑网络以及STP方法的其他相关应用进行了综述.

矩阵半张量积在求解四元数线性系统中的应用

近年来,矩阵半张量积被广泛应用于布尔网络、混合值逻辑网络、电力系统非线性鲁棒稳定控制代数问题等的分析与控制.该文提出了它在四元数线性系统中的一种新的应用.利用矩阵半张量积、四元数矩阵的实向量表示和四元数三对角Hermitian(反Hermitian)矩阵的特殊结构,得到了四元数矩阵方程(AXB,CXD)=(E,F)的最小二乘三对角Hermitian(反Hermitian)解的表达式.给出了四元数矩阵方程相容的充要条件以及在相容条件下的通解表达式.还给出了数值算法,并通过实验验证了该方法的有效性.

Petri网信标和陷阱计算的矩阵半张量积方法

本文基于矩阵半张量积(semi-tensor product,STP)方法研究了普通Petri网(Petri nets,PNs)信标和陷阱的计算问题.首先,利用STP方法建立了两个矩阵方程,分别称为Petri网的信标方程(siphon equation,SE)和陷阱方程(trap equation,TE).其次,证明了计算Petri网的信标和陷阱分别等价于求信标方程(SE)和陷阱方程(TE)的非零解.同时,给出了计算Petri网所有信标和陷阱的算法.最后,实例和实验结果说明了本文方法的可行性与有效性.本文所提出的方法对于Petri网信标和陷阱的计算是非常有效的,它只涉及到矩阵的乘法运算.

基于矩阵半张量积的信息物理融合系统状态不透明性分析与控制

状态不透明性作为一种重要的机密属性,能够表征入侵者窃取系统隐私信息的能力。针对带有不可观测事件的信息物理融合系统(CPSs),该文提出一种基于矩阵半张量积(STP)的代数状态空间方法,并且分析与验证CPSs的状态不透明性。首先利用矩阵STP理论对CPSs的状态演化进行建模,得到系统的动态代数表达式,然后利用STP运算的特性,给出验证系统当前状态不透明性的充分必要代数条件。最后,通过数值仿真算例验证了方法的有效性。该文提出的基于矩阵STP方法为CPSs相关隐私分析与安全控制研究提供了一个新的思路和框架。

矩阵半张量积在求解复线性系统的特殊Toeplitz解中的应用

利用矩阵的半张量积研究复线性系统的三角形Toeplitz解.首先提出复矩阵的实向量表示概念,结合矩阵的半张量积将复线性系统转化为相应的实线性系统,进而给出原系统在三角形Toeplitz约束下相容的充要条件及通解表达式,并给出相应的数值算法,最后通过数值实验验证了该算法的有效性。

求解四元数线性系统Ax=b的矩阵半张量积方法

为了研究四元数线性系统Ax=b的最小二乘问题,提出一种基于矩阵半张量积的求解四元数线性系统的实向量表示。将四元数线性系统转换成实线性系统,并针对约束矩阵A为四元数Hankel次三对角矩阵,提取其独立元素以减小运算复杂度,给出有解的条件及解的表达式。通过数值算例验证该算法的有效性。

基于矩阵半张量积解特殊结构的四元数线性系统

提出一种四元数的实向量表示,借助矩阵半张量积研究具有特殊结构的四元数Toeplitz线性系统Ax=b,得到了有解的充要条件及四元数线性系统相容时的通解表达式,并给出了数值例子来检验方法的有效性.

基于矩阵半张量积求解分裂四元数矩阵方程

研究分裂四元数矩阵方程的箭形Hermitian解。首先,利用矩阵半张量积提出了分裂四元数的实表示方法,将分裂四元数矩阵方程转化为实矩阵方程,然后,根据解的特殊结构,利用H-表示方法提取其有效元素,降低问题的复杂度,给出了四元数矩阵方程存在箭形Hermitian解的充分必要条件及通解表达式,并给出相应的算法,最后利用数值算例验证了算法的有效性。

基于矩阵半张量积的模糊逻辑研究进展

模糊逻辑是一种在不确定性条件下建模和控制复杂过程的革命性方法,在系统建模与控制领域得到了广泛的应用。基于矩阵半张量积理论可以将模糊逻辑表达式转化为代数表达式,借鉴代数系统的经典控制理论与方法来进一步研究模糊逻辑。首先介绍了以矩阵半张量积理论为框架的模糊逻辑的理论研究进展,如模糊关系矩阵、模糊关系方程、模糊关系不等式与分层模糊控制等,其次介绍了基于矩阵半张量积框架下的模糊控制理论的应用,最后给出了基于矩阵半张量积理论的模糊逻辑研究前景。

四元数矩阵方程最小二乘Toeplitz解的半张量积方法

研究了四元数矩阵方程■的最小二乘Toeplitz解和Hermitian Toeplitz解的问题.联合使用四元数矩阵的实向量表示方法和矩阵的半张量积方法,将所研究的问题转化为实矩阵方程.根据Toeplitz矩阵以及Hermitian Toeplitz矩阵的结构特征,提取了矩阵中的有效元素,构造了新的解向量,降低了所研究问题的复杂度.得到了方程存在Toeplitz解和Hermitian Toeplitz解的条件,并给出Toeplitz解和Hermitian Toeplitz解的一般形式.通过数值算例说明了方法的精度和算法的可行性.

Sylvester四元数矩阵方程Hankel解的半张量积方法

本文研究了Sylvester四元数矩阵方程A_(1)X_(1)B_(1)+A_(2)X_(2)B_(2)=C的最小二乘Hankel解的问题。将四元数矩阵的实向量表示方法和矩阵的半张量积方法联合起来,将所研究的四元数问题转化为实矩阵方程。根据Hankel矩阵的结构特征,提取了矩阵中的有效元素,构造了新的解向量,降低了所研究问题的复杂度。得到了方程存在Hankel解的条件,并给出Hankel解的一般形式。最后,给出了求解所讨论问题的算法。

从矩阵半张量积到逻辑控制系统

利用矩阵半张量积建立起来的逻辑系统控制理论已经成为控制论中不可忽视的一个新方向.本文的目的是对该理论从基本数学工具和分析方法到主要结果作一个综合性的介绍.首先介绍矩阵半张量积,并对其作了一个深入的探讨和评述.接着说明如何利用矩阵半张量积将逻辑表达式转化为代数表达式.继而较详细地介绍逻辑动态系统及其控制理论近年得到的一些主要成果,包括逻辑动态系统的拓扑结构,逻辑控制系统的能控性和能观性、稳定性与镇定、干扰解耦、最优控制、逻辑系统与逻辑控制系统的辨识.进而对逻辑系统从经典布尔逻辑到k值逻辑、多值逻辑和混合逻辑的推广作了比较细致的推演.这些结果构成了这一新学科的理论基础.此外,对相关概念、记号以及基本方法与工具作了统一的规范处理.然后,对目前的学科进展情形与其应用/潜在应用作了一个较为全面的整体介绍.对逻辑动态(控制)系统存在的未解问题与进一步的研究方向给出一个带有启发性的推介.最后,对学科发展的大方向提出一个个人的预测:逻辑控制系统与动力学控制系统的结合可望产生"信息-控制系统",它就是钱学森预言的"理论控制论",也是美国学科发展报告提出的下一代控制理论.