大规模网络耦联系统学习、优化与控制及其应用专刊序言

随着智能制造、信息物理融合技术的快速发展,以工业互联网、新型电力系统、集群武器装备为代表的人造大规模网络耦联系统日趋成熟,其理论与技术被广泛应用于国防、社会生产生活相关的各个方面。因此,开展面向大规模网络耦联系统的学习、优化、控制理论与技术研究具有重要的理论价值与实际意义,也将大力推动现有工业物联网、新型电力系统、集群武器装备等复杂系统核心技术的快速发展。

带有观测器的广义多智能体系统二分一致性

本文研究了带有观测器的广义多智能体系统的二分一致性问题.根据符号图的特性,提出了一种基于广义观测器的分布式二分一致性控制协议.以广义系统稳定性理论和代数图论为主要研究工具,分析并得到了广义多智能体系统实现二分一致性的充分条件.利用广义观测器的相对和绝对信息设计了两种新的二分一致性控制协议.数值仿真验证了理论结果的准确性和有效性.

具有时变时滞和多包丢失的网络控制系统量化H∞控制

研究了具有时变时滞与多数据包丢失的网络控制系统(networked control systems,NCSs)的量化H_∞控制问题.同时考虑传感器-控制器间的测量通道及控制器-执行器间的控制通道的多数据包丢失,并将其用满足Bernoulli分布的随机变量来表示.控制输入信号和测量输出信号分别在传感器和控制器两侧进行对数量化,量化误差描述为扇区有界不确定性.利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式方法,得到了使得闭环NCSs满足一定H_∞性能指标的均方意义下指数稳定充分条件,并给出了基于观测器的时滞相关控制器设计方法.最后,通过实例证明了该方法的有效性.

多传感器数据融合技术及其应用

多传感器数据融合技术是一门新兴前沿技术。近年来,多传感器数据融合技术已受到广泛关注,它的理论和方法已被应用到许多研究领域。主要论述了多传感器数据融合的基本概念、工作原理、数据融合特点与结构、数据融合方法及其应用领域,并总结了当前数据融合研究中存在的主要问题及其发展趋势。

多时滞不确定网络控制系统的稳定性分析

针对具有多个独立传感器和执行器的多输入多输出(MIMO)网络控制系统(NCSs),在考虑分布时滞和不确定性的情况下,建立了一类网络控制系统的连续时间模型.利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式(LMIs)方法,分析了系统的稳定性问题,给出了基于LMIs形式与时滞相关的渐近稳定判据.通过该方法,能够分析和判定具有多时滞和不确定性网络控制系统的时滞相关稳定性.与现有的方法相比,该方法给出了保证网络控制系统稳定的更小保守性的最大允许时滞边界(MADB),而且结果更具广泛性和一般性.实例和仿真结果表明该方法保守性较小.

不确定多时变时滞网络控制系统的时滞相关稳定性

讨论了具有不确定性和多时变时滞的网络控制系统(NCSs)的时滞相关稳定性.针对一类多输入多输出(MIMO)的NCSs,在考虑网络时滞和不确定性的情况下,建立了该系统的数学模型.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,提出了新的基于LMI形式的时滞相关稳定条件.该方法克服了已有方法的保守性且结果更具有一般性.最后给出实例表明该方法与现有文献结果相比,具有较小的保守性和更好的有效性.

基于Power Builder的通用查询的设计与实现

阐述了一种基于PowerBuilder实现可对指定的表、对所有字段、按任意指定条件进行组合通用查询的窗口。该通用查询特点在于能自动获取并显示数据表中所有的字段及其相应的值。因而在查询界面中用户只需选择或直接输入查询条件,控件可自动转换为相应的SQL查询语句。该查询模块可挂接在任意PowerBuilder应用软件中,具有一定实用价值。

基于PowerBuilder的电子邮件应用设计与实现

阐述了在PowerBuilder的应用程序中 ,实现嵌入电子邮件的一般原理、方法及具体的程序实现 ,使PowerBuilder应用程序能够访问与MAPI兼容的电子邮件系统 .该邮件应用的特点在于能在应用软件系统中自动发送和接收电子邮件 ,同时还能获得地址薄的信息 .该邮件应用模块可挂接在任意PowerBuilder应用软件中 ,具有一定实用价值 .

基于事件触发的拓扑切换异构多智能体协同输出调节

研究切换拓扑下线性异构多智能体系统的协同输出调节问题,并设计了一个基于事件触发的输出调节控制机制.设计的控制机制不仅可以实现智能体对外部系统的渐近跟踪和干扰抑制,还可以有效减少智能体之间的信息传递数量,从而降低通信负载减少网络能耗.最后通过仿真验证结论的有效性.

两轮平衡车的建模与控制研究

从两轮平衡车的物理结构出发,分析车体在平衡瞬间的力学平衡,得到平衡方程式,由此计算并建立对应的数学模型。仿真结果表明:从开环系统构建闭环系统,并选择适当的反馈增益,控制系统的角度、角速度、位移和速度都能趋近稳定,从而验证了系统的可控性。

多时滞不确定网络控制系统的时滞独立稳定判据

针对一类多输入多输出(MIMO)网络控制系统,在考虑多重分布时滞和不确定性的情况下,建立了该系统的连续时间数学模型.利用Lyapunov稳定性理论,结合线性矩阵不等式(LMI)方法和S-过程,给出了基于LMI形式的时滞独立渐近稳定判据.通过这些判据,能分析和判定具有多重时滞和不确定性的网络控制系统的时滞独立渐近稳定性.与已有的方法相比,该方法更加有效且求解方便.数值仿真结果表明了该方法的有效性.

随机混沌时滞神经网络的指数同步

研究受随机扰动且具有时变时滞神经网络的指数同步.根据Lyapunov稳定性理论结合线性矩阵不等式技巧,通过构造含时滞的状态反馈控制器,使得受到随机扰动的驱动系统和响应系统达到指数同步,给出了随机时滞神经网络指数同步的新判据,最后通过仿真验证了所用方法的有效性.

异步切换多智能体系统的协同输出调节

研究了一类控制器模态和系统模态不匹配的异步切换多智能体系统的输出调节问题.利用平均驻留时间和联合切换信号相结合的方法来处理由控制器与系统模态的切换存在时延引起的系统不稳定问题.提出一种基于输出反馈的切换控制策略,给出了异步切换多智能体输出调节问题可解的充分条件.最后,通过仿真实例验证结果的有效性.

基于最短路径的大视角变换下SLAM回环检测

回环检测是视觉同步定位与地图构建中必不可少的一部分,回环的正确检测能够避免机器人的累计位姿漂移问题。但是移动机器人在定位过程中,相机视角发生大幅变化会使得相邻帧间图像的特征点匹配数目骤减,匹配精度降低,系统性能下降甚至匹配失效。基于这些关键帧进行回环检测时会因为视角的变换使得原本的相同位置误认为不同位置,减少了正确回环的判断结果,降低了系统的召回率,影响准确的地图构建。因此,提出基于图像协方差矩阵匹配的最短路径算法,以关键帧为节点,帧间协方差矩阵距离为权重,构建有向图,通过最短路径算法得到关键帧间的位置关系,再结合距离阈值确定相似位置,完成回环检测。最后,在数据集和实际场景中验证了这一算法。

具有DoS攻击的网络控制系统事件触发安全控制

本文主要研究在随机出现的双通道DoS攻击下的网络控制系统基于事件触发的安全控制问题.首先,提出了一个具有补偿策略的DoS攻击模型,且此攻击模型应用于网络系统的传感器-控制器通道和控制器-执行器通道;其次,为了降低通信负担,提出事件触发机制,通过定义一个触发条件,当触发条件满足时,才进行信息传递;最终得到闭环控制系统模型.根据最优控制理论和线性矩阵不等式技术,得到闭环系统以一定概率输入到状态稳定的充分条件,进一步通过一系列矩阵变换处理技巧,通过解线性矩阵不等式方程组得到控制器参数.最后,通过计算机仿真验证了该控制器设计的有效性.

基于自适应事件触发的交通网络预测控制

为了降低网络控制系统的通信资源占用率,提出了一种自适应事件触发模型预测控制策略,实现自适应状态传输并保证系统稳定。在自适应机制下,只有当满足触发条件时,系统状态和控制器控制律才由无线网络发送,自适应触发参数决定当前采样数据发送的频率。设计了一种鲁棒的预测控制器,保证网络控制系统的闭环稳定性。通过仿真实例验证了本文方法的有效性。

一类非线性不确定系统的滑模观测器设计及其在故障检测中的应用

研究了一类非线性部分满足Lipschitz条件的非线性不确定系统的鲁棒滑模观测器的设计问题。提出了一种将Thau观测器与Walcott-Zak观测器结合的非线性鲁棒滑模状态观测器设计方案,并利用Lyapunov定理证明了状态观测误差最后一致收敛于一个紧集。将所设计的滑模观测器应用于故障检测,仿真实验结果验证了该方法的有效性。

马尔可夫切换的汽车悬架系统的事件触发H_∞滤波

针对具有马尔可夫切换信道的两自由度(2-DOF)四分之一汽车悬架系统,研究了事件触发H_∞滤波问题.首先,信道切换由马尔可夫链控制;其次,考虑到事件触发的通信方案,由于有限的网络带宽,产生信号量化和随机丢包问题;然后,采用马尔可夫线性跳变系统模型来表示整个滤波网络系统.利用Lyapunov泛函和线性矩阵不等式方法将事件触发H_∞滤波问题转化为凸优化问题,从而设计了切换信道相关的滤波器,使得滤波误差系统在均方意义上是指数稳定的并达到期望的性能水平.最后,通过仿真实例验证了所提出的设计方法的有效性.

异步多速率多传感器网络及在导航制导中的分布式融合估计

本文研究了具有通信带宽约束的多传感器网络系统的多速率状态分布融合估计。对于多速率采样数据系统,提出了一种新的扩充方法,将多速率采样数据系统转换为单速率系统。首先,为了满足有限的通信带宽,采用降维策略只允许局部估计信号的部分分量发送到融合中心(fusion center,FC),同时给出了一种补偿策略来补偿每个分量的未发送分量。然后,对于由多速率传感器产生的局部状态估计,借助顺序快速协方差交叉(sequential fast co⁃variance intersection,SFCI)方法,提出了一种新的融合估计方法。最后,提供了一个对导航系统定位追踪的仿真实例,验证所提出的分布式融合估计方法的有效性。

单输入多输出系统最优跟踪误差估计

研究了控制能量约束下单输入多输出系统跟踪误差的最优估计问题。针对上行和下行通信信道的数据丢包进行了分析,并得到最小跟踪误差的显示表达式。研究结果表明对于单输入多输出系统,跟踪误差的最小值依赖于被控对象的结构特征及参数输入信号的统计特性。并且数据丢包在一定程度上会恶化系统的跟踪性能。最后通过实验仿真验证了理论分析的结果。