具有切换概率分布的概率布尔网络的依分布稳定和镇定

布尔网络作为研究基因调控网络的一种重要模型,近年来引起了国内外很多学者的广泛关注.本文利用代数状态空间表示方法,研究具有切换概率分布的概率布尔网络的依分布稳定和镇定问题.首先,回顾针对切换布尔网络稳定性分析的现有的研究结果.其次,给出具有切换概率分布的概率布尔网络依分布稳定的定义,并利用矩阵的半张量积建立具有切换概率分布的概率布尔网络的代数表示.再次,基于该代数表示,建立具有切换概率分布的概率布尔网络的依分布稳定的充分必要条件.最后,给出具有切换概率分布的概率布尔控制网络镇定问题可解的充要条件,并给出相应的控制设计方法.     

多值逻辑网络的输出跟踪牵制控制

本文利用代数状态空间方法,研究了多值逻辑控制网络的输出跟踪牵制控制.首先利用矩阵的半张量积给出了带牵制控制的多值逻辑控制网络的代数表示.其次基于该代数表示,定义了一组合适的能达集,并建立了多值逻辑控制网络输出跟踪牵制控制器的设计方法.再次,利用多值逻辑哑算子的性质,给出了多值逻辑控制网络分布式输出跟踪控制问题可解的充要条件.最后将所得的理论结果应用于网络演化博弈的演化行为分析.     

基于事件触发和状态翻转的布尔控制网络输出跟踪

利用矩阵半张量积研究事件触发和翻转控制共同作用下布尔控制网络的输出跟踪问题.首先,基于布尔控制网络代数状态空间表示,构造增广系统将输出跟踪问题转化为状态集镇定问题;其次,得到布尔控制网络在两种控制下输出跟踪问题有解的充要条件,并在满足该条件时提出一种基于最小翻转节点集时间最优控制设计方法,进一步给出有限时间内寻找翻转节点集的计算过程;最后,给出一个算例说明结果的可行性.     

切换奇异布尔网络的稳定性分析

基因调控网络的稳定性分析是系统生物学的研究热点问题之一.本文利用矩阵半张量积方法研究了切换奇异布尔网络的稳定性问题.首先给出了切换奇异布尔网络的代数表示,基于该代数表示,建立了系统解存在唯一的充要条件.然后通过将切换奇异布尔网络转化为等价的切换布尔网络,分别得到了系统在任意切换下稳定以及切换可稳的充要条件.最后给出例子验证所得结果的有效性.     

状态和输入受限的切换奇异布尔控制网络的最优控制

本文研究了状态和输入均受限的切换奇异布尔控制网络的最优控制问题.利用矩阵半张量积方法获得受限切换奇异布尔控制网络的等价代数形式.然后通过类似针变化得到了存在最优控制的必要条件,并且提出了一个算法设计切换序列和控制策略使收益函数最大化.最后给出例子验证所得结果的有效性.     

状态和输入受限的切换奇异布尔控制网络的最优控制（英文）

本文研究了状态和输入均受限的切换奇异布尔控制网络的最优控制问题.利用矩阵半张量积方法获得受限切换奇异布尔控制网络的等价代数形式.然后通过类似针变化得到了存在最优控制的必要条件,并且提出了一个算法设计切换序列和控制策略使收益函数最大化.最后给出例子验证所得结果的有效性.     

切换非线性系统的分布式模型预测控制

针对一类具有预先指定切换序列的切换非线性系统,研究了具有通信信道干扰和时滞测量的分布式模型预测控制问题.在每个子系统都存在镇定控制器的假设下,利用基于Lyapunov函数的模型预测控制器设计了分布式模型预测控制器,并给出了闭环切换非线性系统最终有界的充分条件.最后,通过仿真结果表明了分布式模型预测控制策略的有效性.     

状态翻转控制下布尔控制网络的可镇定性和Q学习算法

在给定一个子集的条件下, 本文研究了在状态翻转控制下布尔控制网络的全局镇定问题. 对于节点集的给定子 集, 状态翻转控制可以将某些节点的值从1 (或0)变成0 (或1). 将翻转控制作为控制之一, 本文研究了状态翻转控制下的 布尔控制网络. 将控制输入和状态翻转控制结合, 提出了联合控制对和状态翻转转移矩阵的概念. 接着给出了状态翻转 控制下布尔控制网络全局稳定的充要条件. 镇定核是最小基数的翻转集合, 本文提出了一种寻找镇定核的算法. 利用可 达集的概念, 给出了一种判断全局镇定和寻找联合控制对序列的方法. 此外, 如果系统是一个大型网络, 则可以利用一 种名为Q学习算法的无模型强化学习方法寻找联合控制对序列. 最后给出了一个数值例子来说明本文的理论结果.     

概率级联布尔网络的集镇定及其应用

随着系统生物学和医学的迅速发展,基因调控网络已经成为一个热点研究领域.布尔网络作为研究生物系统和基因调控网络的一种重要模型,近年来引起了包括生物学家和系统科学家在内的很多学者的广泛关注.本文利用代数状态空间方法,研究了概率级联布尔网络的集镇定问题.首先给出概率级联布尔网络集镇定的定义,并利用矩阵的半张量积给出了概率级联布尔网络的代数表示.其次基于该代数表示,定义了一组合适的概率能达集,并给出了概率级联布尔网络集镇定问题可解的充要条件.最后将所得的理论结果应用于概率级联布尔网络的同步分析及n人随机级联演化布尔博弈的策略一致演化行为分析.     

被动变采样周期网络控制系统的H∞控制器设计

本文研究了具有被动变采样周期网络控制系统的H∞控制器设计问题。提出了基于采样周期切换的方法（采样周期在有限集合内切换），并利用该方法将具有时变采样周期及时延的网络控制系统建模为切换系统。在此基础上，通过求解满足一组线性矩阵不等式约束的多目标优化问题，研究了网络控制系统的H∞控制器设计方法。仿真结果验证了基于采样周期切换的H∞控制器设计方法的有效性。     

Feedback control and output feedback control for the stabilisation of switched Boolean networks

This paper presents the feedback control and output feedback control for the stabilisation of switched Boolean network. A necessary condition for the existence of a state feedback controller for the stabilisation of switched Boolean networks under arbitrary switching signal is derived first, and constructive procedures for feedback control and output feedback control design are provided. An example is introduced to show the effectiveness of this paper.     

Disturbance decoupling control design for switched Boolean control networks

This paper investigates a kind of disturbance decoupling problems (DDPs) for switched Boolean control networks (BCNs), that is, the disturbance-independent output decoupling problem, via the semi-tensor product of matrices. By converting the dynamics of switched BCNs into an algebraic form and using the redundant variable separation technique, all possible state feedback controllers are designed for the disturbance-independent output decoupling problem. Then, based on the obtained state feedback disturbance decoupling controllers and the system’s output equation, a constructive procedure is proposed to design all possible output feedback disturbance decoupling controllers. The study of two illustrative examples shows that the new results obtained in this paper are effective in designing disturbance decoupling controllers for switched BCNs.     

Adaptive stabilization of a class of uncertain switched nonlinear systems with backstepping control

In this paper, we focus on the problem of adaptive stabilization for a class of uncertain switched nonlinear systems, whose non-switching part consists of feedback linearizable dynamics. The main result is that we propose adaptive controllers such that the considered switched systems with unknown parameters can be stabilized under arbitrary switching signals. First, we design the adaptive state feedback controller based on tuning the estimations of the bounds on switching parameters in the transformed system, instead of estimating the switching parameters directly. Next, by incorporating some augmented design parameters, the adaptive output feedback controller is designed. The proposed approach allows us to construct a common Lyapunov function and thus the closed-loop system can be stabilized without the restriction on dwell-time, which is needed in most of the existing results considering output feedback control. A numerical example and computer simulations are provided to validate the proposed controllers.     

一类离散时间切换线性系统的无差拍控制

研究一类带多控制器和多传感器离散时间线性系统的无差拍控制.对能控系统,通过适当的状态坐标变换获得系统矩阵的块三角结构,再设计状态反馈和周期切换策略使得状态反馈矩阵在有限周期内为零,从而保证闭环系统的无差拍稳定.进一步,对能观系统,设计具有有限时间精确估计的动态输出反馈,通过适当的周期切换策略实现闭环系统的无差拍稳定.最后,给出一个例子以验证所提设计方法的有效性.     

Output feedback stabilization control design for Boolean control networks

This paper investigates the output feedback stabilization of Boolean control networks (BCNs) by using the semi-tensor product method and presents a number of new results. First, based on the algebraic expression of BCNs, a necessary and sufficient condition is presented for the existence of output feedback stabilizers. Second, a constructive procedure is proposed to design output feedback stabilization controllers for BCNs. The study of an illustrative example shows that the new results obtained in this paper are very effective in designing output feedback stabilizers for BCNs.     

Simultaneous stabilization for a set of Boolean control networks

This paper investigates simultaneous stabilization of a collection of Boolean control networks (BCNs) by using the semi-tensor product method, and presents a number of new results. First, an algebraic expression of the BCNs is obtained by the semi-tensor product, based on which some necessary and sufficient conditions are presented to solve the simultaneous stabilization problem by a free control sequence, a state-feedback control, and an output-feedback control, respectively. Second, using the column stacking form of matrices, a new procedure is established to design both state-feedback and output-feedback controllers for the simultaneous stabilization problem. The study of two illustrative examples shows that the new results obtained in this paper are very effective in solving simultaneous stabilization of a collection of BCNs.