常矩阵耦合的热方程采样控制系统能控性

本文研究由常矩阵耦合的热方程采样控制系统的零能控和近似能控问题,所考虑的是给定采样周期情况下系统的两种能控性。我们通过热方程的唯一延拓性,Kalman能控性秩条件和采样周期的选取对系统的能控性进行了刻画。提出在给定采样周期下此类系统近似能控的一个充要条件;并说明当控制施加在整体区域时,这一条件也是在给定采样周期下此类系统零能控的一个充要条件,而当控制只施加在局部区域时,此类系统对任意周期都不是零能控的。

代理模型辅助的复杂网络能控性鲁棒性优化方法

近年来,复杂网络的鲁棒性优化问题引起人们广泛关注.复杂网络暴露在外会受到各种各样的攻击,因此如何设计抗击能力较好的网络结构成为了研究热点.虽然现有的方法在小规模复杂网络的鲁棒性方面已经取得了显著成果,但大规模复杂网络的能控性鲁棒性优化的计算成本非常大.而代理模型可以以较低的计算成本来代替优化过程中对复杂网络能控性鲁棒性的评估,但一个代理模型不可能适用于评估所有类型的复杂网络能控性鲁棒性.文中将Dempster-Shafer理论应用于代理模型选择及其混合,并把选择出的代理模型用来辅助进化算法搜索能控性鲁棒性更优的网络结构.此方法在SF、ER、SW、RR、RT和QS 6种合成网络上的实验结果表明:在不同类型的复杂网络中选择合适的代理模型能更好的辅助进化算法找到能控性鲁棒性更优的网络结构.

复杂网络均匀拓扑分割算法的结构能控性指数研究

结构能控性指数K是网络系统达到能控状态的控制时间步长的衡量指标。为更好地均衡复杂网络系统的控制时间步长与控制成本,采用均匀拓扑分割的算法,选取合适驱动节点集,得到更低的结构能控性指数的同时,均衡网络的控制时间步长与控制成本。算法的可行性通过证明系统分割后的子系统的结构能控性指数是原网络结构能控性指数的上界关系进行验证。通过仿真与最大匹配算法对ER随机网络和真实网络进行其有效性对比,仿真结果表明:本文算法达到均衡网络控制时间步长与控制成本的效果。

多层异质复杂网络系统的能控性

研究了节点状态为高维的多层复杂网络系统的能控性问题.讨论了节点的异质性、层间耦合和层内耦合对网络能控性的影响.研究发现当节点状态由同质变为异质、内耦合矩阵由相同变为不同时,对网络能控性均有影响(网络可以由能控变为不能控,反之亦然).对层间耦合模式为驱动响应模式和相互依赖模式,分别给出了网络系统能控的充分条件或必要条件.相比于直接应用经典的能控性判据,这些条件更易于验证,且驱动响应模式比相互依赖模式实现系统完全能控所需的条件更弱.

分数阶脉冲微分系统的逼近能控性

近年来,脉冲微分系统的能控性引起了人们的重视,这类系统在航天技术、信息科学、控制系统、通讯、生命科学、医学、经济领域均得到重要应用。基于这一原因,在Banach空间中考虑了一类非线性分数阶脉冲微分系统的逼近能控性。目前已有的结果是半线性微分系统中研究,而在脉冲微分系统中研究的,更具有现实意义。首先通过Schauder不动点定理研究了一类非线性分数阶脉冲微分系统温和解的存在性,然后利用半群理论、解算子和预解算子的相关性质,证明这一类系统的逼近能控性,最后给出的实例分析及应用阐明主要结果。

具有时间依赖的时滞半线性二阶发展方程的能控性和适定性

考虑状态依赖时滞的二阶发展微分方程的能控性和适定性.首先,利用不动点定理证明状态依赖时滞的二阶发展微分方程的可控性;其次,在适当条件下证明状态依赖时滞的二阶发展微分方程是适定的;最后,通过实例验证主要结果.

级联失效模型下电力信息物理系统鲁棒性与能控性分析

电力网与信息网的深度融合在增强电力系统能控性的同时,也使得系统抵御外界干扰的能力下降。首先,根据提出的节点负载与容量的负载重分配分配概率建立电力信息物理系统级联失效模型,研究不同耦合策略下的电力信息物理系统级联失效过程中的鲁棒性与能控性变化。其次,利用幸存负荷百分比的概念来量化电力网抵御级联失效的能力,并分析不同耦合策略和容量参数对电力信息物理系统(cyber-physical power systems,CPPS)的鲁棒性和能控性的影响。基于网络能控性理论提出电力节点重要度的评估方法,并且在IEEE39系统中进行验证。研究结果表明,电力网高介数节点与信息网高介数节点耦合形成的电力信息物理网络抗干扰能力更强,电力网节点容量参数比信息网节点容量参数对系统影响更大。

由“系统能控性、系统能观测性”谈高校图书馆管理和服务优化

系统能控性和系统能观测性是“现代控制理论”中的两个重要概念。系统能控性反映了控制输入对状态的支配能力,系统能观测性表示了系统输出对状态的反映能力。笔者拟把高校图书馆看成一个系统,把学校的统一领导和图书馆应遵循的各类规章制度看成系统的“输入”,把图书馆建设取得的成果和经验看成系统的“输出”,图书馆建设过程中采取的各项举措看成系统的“状态变量”,尝试把高校图书馆建模为一个具有“多输入多输出”的多状态变量系统,并且是一个输入能控、输出能观测的系统,进而运用“现代控制理论”中“系统能控性、系统能观测性”的理念为高校图书馆的建设建言献策。

一端固定带阻尼项的Timoshenko梁的精确能控性

考虑由两个偏微分方程和两个常微分方程控制的一维系统.系统一端固定在刚性天线上,另一端是完全自由的.由于刚性天线连接在系统的一侧,其动力学导致了非标准的边界条件,整个系统成为一个弹性混合系统.利用半群方法研究了系统解的存在唯一性.通过只对系统的一侧施加控制,建立了精确能控性理论.使用希尔伯特唯一性方法,证明了系统在通常能量空间中任意短时间内是精确可控的.

分数阶扩散系统子区域能控性研究的现状与发展

近年来,随着分数阶微积分理论研究的不断深入,分数阶扩散系统因更有效描述自然界和工程中的反常扩散现象而引起了学者们的广泛关注,并取得了较为丰硕的研究成果.然而,据作者所知,目前鲜有文献总结分数阶扩散系统子区域能控性研究的相关内容.因此,本文首先详细综述分数阶扩散系统能控性、子区域能控性的研究进展,并予以分析;然后给出仍需解决的问题和可能的研究机遇.

复杂网络能控性的研究进展

复杂网络是近年来新兴的热门跨学科科学,复杂网络的控制是当前复杂网络研究的焦点,也是复杂网络分析和研究的目标之一。综述了复杂网络能控性的最新研究成果,详细讨论了能控性理论、能控性优化方法和能控性鲁棒性。最后,本文发现复杂网络子网间结构对能控性的影响,遭受攻击后能控性可恢复理论以及多重网络能控性鲁棒性等方面的问题值得深入探索和研究。

滞后控制系统的完全能控性、毕竟能控性、最终能控性和拟能控性

讨论时滞控制系统的能控性 .指出与无时滞系统不同的是 ,该类系统的能控性与终点时刻有一定的关系 .由此给出一系列与终点时刻有关的能控性 ,即完全能控性、毕竟能控性、最终能控性等 ,并得到一些判定定理 .

考虑能控能观性的配电二次设备优化配置模型与评估方法

新型电力系统背景下,配电网控制与观测难度显著提升。然而,现有的配电网能控能观性研究以及相应的配电二次设备规划模型难以满足配电网实际控制与观测的需要。为此,提出了基于能控能观分析的配电二次设备优化配置模型与评估方法。首先,提出了配电网能控能观性及相关指标的完整数学定义。其次,构建了能控能观需求-状态变量的映射集合。最后,提出了配电二次设备的优化规划模型及多维评估方法。算例分析表明,所提规划模型及评估方法以最小的经济成本实现了综合效益的最大化,具备可行性与有效性。

复杂网络能控性鲁棒性最优攻击序列研究

复杂网络的能控性在不同的攻击方式下会呈现不同的鲁棒性,寻找网络的最优攻击序列对复杂网络的能控性鲁棒性的保护和提升具有重要意义,本文使用遗传算法搜索针对复杂网络能控性的最优攻击序列,分析了在不同平均度情况下,遗传算法所求得的攻击序列和其他方法得到的攻击序列的特征,实验发现即使在不同类型和度分布的网络中,遗传算法生成的攻击序列都能取得比传统蓄意攻击方法更好的攻击效果在所用网络上,相比于其他蓄意攻击方法,遗传算法得到的最优攻击序列的节点度数排名更靠后,破坏性排名靠前;在不同类型的网络上,不同特征对最优攻击序列的重要程度不一样.

高阶系统方法——Ⅱ.能控性与全驱性

本文首先简述了基于状态空间模型的一阶动态系统的能控性进展,指出了一阶系统方法中卡尔曼能控性体系的一些问题.然后证明了线性定常系统能控的充要条件是它能化成一个高阶全驱系统,同时还在一定程度上将这一结果推广到非线性系统的情形.基于这一发现,本文定义了一般动态系统的完全能控性,明确其意义在于存在控制律使得闭环系统为一线性定常的高阶系统,并且可以任意配置闭环特征多项式的系数矩阵,同时还指出其多方面相关结论.

InSCC拓扑结构的能控性分析

为研究一类多智能体系统的能控性,首次提出输入强连通分量(Input strongly connected component,InSCC)的概念,利用PBH判据、图理论等知识进行分析。分析了InSCC结构的能控性,以及InSCC和路图共同组成的拓扑结构的能控性,给出了领导者的选择方法以实现系统能控;以InSCC结构为基础,研究了在不同InSCC结构之间以及路图中增加通讯边对系统能控性的影响。研究发现:对于含有InSCC,以及InSCC和路图共同组成的拓扑,按一定方式增加通讯边并不改变系统的能控性,进而提出了一类能控拓扑的构造方法,给出了含有InSCC结构的多智能体系统在切换拓扑下能控的充要条件。

边破坏对多智能体系统能控性的影响

针对多智能体系统中边遭受破坏对能控性影响的问题,基于多智能体控制系统理论,结合状态空间模型以及图理论知识,提出了一种新方法辨识多智能体中不同类型的边。根据系统中边遭受破坏而失效的情况,将边分为三种类型和四种不同的组合类型,并给出了辨识边分类的算法。另外,基于此分类方式,给出了边失效对系统的能控性及拉普拉斯矩阵秩的变化规律。当不同类型的边失效时,给出了领导者的选择方式,保证边失效后多智能体系统是能控的,通过实例验证了边失效时的变换规律。

由“系统能控性、能观性”谈中国抗击新型冠状病毒感染疫情成功经验——现代控制理论课程思政教学实践

现代控制理论里系统的能控性表示系统输入对系统状态的控制能力,能观性表示系统输出对状态的反映能力。由此联想到把中国抗击新型冠状病毒感染(简称“新冠感染”)疫情这场人民战争看成是一个庞大系统,党的集中统一领导就是系统的“输入”,中国抗疫的成功经验就是系统的“输出”,而抗击疫情中的各项举措则是系统的“状态变量”。正是由于中国抗击疫情这场斗争是一个输入能控且输出能观的有机统一体,才能取得这场抗疫战的胜利,为全世界抗疫积累了宝贵的中国经验。

边转换与增加对有向网络能控性的影响

复杂网络的不同类型边转换(方向改变)和在不同节点间增加边对网络能控性有不同影响,为了更好地了解有向网络边转换和增加对网络能控性影响,提出一种边分类方法,把边根据节点类别和匹配关系分成12种类型,并给出辨识算法。基于此分类给出网络边转换和增加时网络能控性(驱动节点数目)的变化规律。通过模型网络和实际网络分析了每种边在网络中的比例,并分析了边转换和增加时驱动节点数目变化。结果验证了定理的正确性。

一类带漂移-扩散项的非线性抛物型方程组的能控性

该文研究一类非线性抛物型方程组的能控性问题及其时间最优控制的存在性问题.该方程具有漂移-扩散项和非线性项h(u,v),g(u,v).文中利用半群的L^(p)-L^(q)估计和近年来发展的最大正则化研究方程组的正则性和控制函数的估计,利用不动点定理证明了非线性系统的局部精确能控性,并将该结论应用于证明时间最优控制的存在性.