迈向二十一世纪的中国控制理论*

本文简单回顾了现代控制理论在中国的起步,简述了近30年来中国在控制理论方面所取得的若干进展.继而本文分析了理论和实际的差距,并指出中国控制科学工作者在迈向二十一世纪时所面临的挑战.     

复杂控制系统的开放控制平台

引言 复杂控制系统，例如飞行器、电力以及电信网络等系统的设计给控制系统工程师以极大的挑战，特别是军事应用中要求这些系统具有新的、高度复杂的性能，用传统的控制技术很难实现，主要包括以下几个方面： (1) 适应性/动态重配性 大型工程系统应该具有对系统的变化做出快速而良好响应的能力，这些变化包括环境的变化和不影响操作完整性情况下自身结构的变化。超级性能的动态系统必须能够支持算法组件的在线转换以及它们之间连接的快速重定向，并且能够改变信息流的优先级。这些性能对于混合控制系统来说非常重要。 (2) 即插即用可扩展…     

一类复杂控制系统的全息控制

提出全息控制的概念，定义了全息相似、全息元及全息元组。对于一类具有广泛代表性的复杂组合系统，找出其全息元组的具体形式，在此基础上给出此系统能控性的必要充分条件及未受控系统稳定性的必要充分条件。     

基于现场总线复杂控制的实现

本文就如何在现场总线控制系统中实现复杂控制和先进控制提出一些基本方法。     

复杂控制中设定点跟踪功能的实现

研究开发集散系统设定点跟踪功能在复杂控制中的实现逻辑。     

全系数自适应控制方法的特点和工程应用

“全系数自适应控制方法”从１９８１年发表以来，深受工程界和有关人士的欢迎，取得了五类对象３００多个控制系统的成功应用，文章介绍了此方法的特点和工程应用。     

基于动态输出反馈的不确定NNCS H∞鲁棒容错控制

针对一类具有参数不确定的非线性网络化控制系统,同时考虑网络延时、丢包及有限能量外部扰动的影响,采用动态输出反馈控制策略,基于T-S模糊模型建模,在对时延分段处理的情形下,通过构造适当的增广型Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出确保非线性网络化控制系统在执行器或传感器失效故障时分别具有H∞鲁棒完整性的时滞依赖充分条件,并通过求解LMIs,给出了最优控制器的设计方法.采用动态输出反馈策略,克服了状态反馈在实际工程应用中的局限性而更具现实意义,证明中未进行模型变换又引入了适当的自由权矩阵变量,特别是时延的分段处理,使所得结果具有较少保守性.最后以一个仿真算例验证了文中所述方法的可行性和有效性.     

焦炉模糊免疫自适应PID控制的应用研究

针对焦炉温度控制的难点,借鉴生物免疫反馈响应过程的调节作用和模糊逻辑推理的自适应性,提出了一种模糊免疫自适应PID控制策略. 该控制方法集合了3种控制方法的优点,对焦炉温度系统的适应性好,抗干扰能力强,具有较快的响应速度和较强的鲁棒性.理论分析和仿真研究证明了该控制方法的可行性和有效性.     

基于输出反馈网络化控制系统鲁棒容错控制

研究了一类具有时延不确定性的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对以往控制器大多采用状态反馈的形式,而对功能和结构复杂的网络化控制系统全部状态往往难于测取,因而状态反馈形式的控制器在应用中会受到限制,完整性问题的结果也主要基于0-1故障模型.采用动态输出反馈控制策略,针对网络化控制系统的时延和不同步对系统产生的影响,基...     

新一代复杂控制系统框架结构理论研究

对复杂控制系统的分析,其实质是对复杂控制系统的动态性能进行研究并给出综合性的评价。本文从复杂适应系统(Complex Adaptive System,CAS)理论和智能控制未来的新的控制思想得到启示,提出了复杂控制系统的新一代框架结构理论,通过分析说明,本理论在解决复杂控制系统的诸多控制问题上具有很大的优越性。     

注重控制科学的方法论研究

通过对控制理论中解决复杂问题的若干典型例子的剖析,揭示了方法论思想在处理控制系统复杂性中的重要作用,指出了控制中的方法论思想是一种具有结构性的高层智能,它理应在智能控制中占据重要的地位,同时也指出了通过复杂系统控制的研究发掘这类高层智能的重要性.     

以学术前沿为引领，结合工程实践发展控制理论

今年是我国自动控制学科的创始人之一、中国科学院院士张钟俊先生诞辰100周年。张先生虽已离开我们20年,但他对我国自动控制和系统工程等领域做出的巨大贡献,为推动我国控制理论与自动化技术的繁荣发展做出的辛勤努力,为培养高层次科技人才和建设高水平控制学科积累的丰富经验,为我们留下了美好的记忆和宝贵的财富。在纪念张先生诞辰100周年之际,我们在此简要回顾张先生的学术生涯与贡献,重温张先生以学术前沿为引领、结合工程实践发展控制理论的研究思路和丰富实践,以此缅怀这位老一辈学科带头人,并希望对今天控制学科的创新发展有所启迪.     

多机器人系统的互联控制问题讨论

从互联的角度对多机器人系统的相关控制问题进行了归纳与总结，强调了互联关系在此类问题中的重要性。首先介绍了从互联角度研究此类问题的意义，然后基于互联关系综述了主要的控制体系结构，控制设计方法，以及相关的稳定性分析方法。列举了此类问题中因互联的复杂性而需结合的其他领域的工具，并介绍了一类热点控制问题-“编队控制”。指出了当前研究的重点、难点以及研究趋势，对多机器人系统的设计分析方法进行了展望，指出其发展前景。     

基于蚁群算法的高速公路入口匝道控制

提出一种具有普适性的蚁群算法,该算法对参数的转移概率和信息素的计算方法进行了改进,提高了算法的全局性能,将其用于高速公路入口匝道控制器的参数寻优.建立了高速公路交通流模型,结合非线性反馈理论设计了蚁群算法优化的入口匝道PI控制器,给出了蚁群算法优化的步骤,并用Matlab软件对控制器进行了仿真研究.仿真结果表明,基于蚁...     

动态输出反馈鲁棒模型预测控制离线算法

研究具有多包不确定性和有界噪声系统的动态输出反馈鲁棒模型预测控制(Robust model predictive control, RMPC)的离线方法. 先前的在线方法中, 在估计状态和估计误差集合已知的情况下, 在每一采样时刻通过近似最优算法求解控制器参数. 本文采用先前的方法计算离线控制器参数和吸引域. 首先, 选定一系列估计状态, 其中,每个估计状态对应同样一组嵌套的估计误差集合. 然后,针对每一估计状态和每一估计误差集合的组合,离线计算唯一的控制器参数和对应的吸引域. 这些控制器参数和对应的吸引域存储在表中. 如果离线确定的吸引域包含实时的扩展状态, 则该离线控制器参数是实时可行的. 在线时, 根据实时估计状态和选取实时估计误差集合, 在表中搜索包含实时扩展状态且优化性能指标最小的吸引域所对应的控制器参数. 通过连续搅拌釜式反应器控制系统验证了该方法的有效性.     

关于设备工程监理的投资控制模型的研究

我国即将全面建立和推行设备工程监理制度,设备工程监理是一个全新的研究领域。文章基于预测技术,建立了设备工程投资控制的模型,并提出了设备工程投资目标控制界限的确定方法。     

水利工程模型试验计算机测量与控制系统

采用计算机测量与控制系统应用于水利工程模型试验,设计应用先进的水流循环系统、电磁流量计、电子式电动调节阀、控制接口和软件组成计算机流量闭环自动控制系统;计算机测量与控制系统通过实际使用运行,证明达到了设计指标的要求,大大提高了模型试验测量与控制的精度和工作效率,缩短了模型试验周期,有利于水利工程研究成果质量和科研水平的提高.     

奇异摄动分散系统的反馈控制

本文讨论了线性时不变奇异摄动分散控制系统的反馈控制问题。提出了该系统的近似固定模、摄动固定模及固定模的概念,并给出了相应的充要条件。利用上述概念,得到了该系统在分散反馈下单通道可控、可观的充分条件。     

过程控制工程中的若干问题讨论

从生产实践的角度考察了对过程控制工程的需求 ,提出并讨论了有待解决的若干技术问题 ,其中包括 :控制性能评价、过程工况与性能的监控、自适应、质量测量与评判等