随机观测时滞系统的最优估计

研究了在观测中存在Markov跳跃时滞的离散时间系统的线性最小方差状态估计问题. 首先, 通过引入跳跃时滞的示性函数, 将带有跳跃时滞的观测方程转化为带有乘性噪声的定常时滞系统. 进一步采用状态扩维的方法, 将定常时滞系统转化为无时滞的Markov跳跃系统. 最后, 基于得到的无时滞系统, 采用Hilbert空间已有的几何论知识, 设计线性最优状态估计器, 得出基于Riccati方程的滤波器的表达式, 并证明了所得滤波器的渐渐收敛性.     

随机时滞网络控制系统的后退时域估计

本文考虑具有随机观测时滞系统的后退时域估计问题.首先,针对随机时滞网络控制系统,运用观测重组技术,将带有时滞的观测方程转化为无时滞观测方程,得到一组新的无时滞观测序列.在此基础上,运用线性最小方差无偏估计理论,推导出后退时域估计器的批形式公式和迭代形式公式,并给出稳定性分析.通过具体的仿真实例,对比现有卡尔曼滤波器,验证了所提出的后退时域估计器具有更好的跟踪能力.     

Characterisation Of Receding Horizon Control For Constrained Linear Systems

This paper characterises the geometric structure of receding horizon control (RHC) of linear, discrete‐time systems, subject to a quadratic performance index and linear constraints. The geometric insights so obtained are exploited to derive a closed‐form solution for the case where the total number of constraints is less than or equal to the number of degrees of freedom, represented by the number of control moves. The solution is shown to be a partition of the state space into regions for which an analytic expression is given for the corresponding control law. Both the regions and the control law are characterised in terms of the parameters of the open‐loop optimal control problem that underlies RHC and can be computed off line. The solution for the case where the total number of constraints is greater than the number of degrees of freedom is addressed via an algorithm that iteratively uses the off‐line solution and avoids on‐line optimisation.     

制造系统的递阶滚动优化调度模型

研究的对象是只有一台不可靠（failure-prone)机器的非完全柔性制造系统，该系统能生产多种产品，但在同一时刻只能生产一种产品，并且当机器由生产一种产品向生产另一种产品切换时，需要考虑setup时间及其成本，待决策变量是setup序列及产品生产率，本文基于非完全柔性制造系统的特点，引入递阶层控的思想，采用新的递阶结构框架和阈值控制策略，对问题进行分解，建立了考虑setup时间及成本的递阶流率控制最优化调度模型，并给出了递阶的滚动优化算法，仿真结果表明，这种调度策略更易于工程实现。     

含通信延时及输入延时的线性多智能体的一致性

针对通信延时及输入延时并存的情况下,研究具有一般线性动态特性的高阶多智能体在固定且无向的网络拓扑下的一致性.通过将多智能体的特征方程分解为一系列低阶的因子,一致性问题转换为一系列低阶因子的稳定性分析问题,降低了问题的分析复杂度.进一步地,分析无延时情况下多智能体达到一致性的控制增益的取值范围,即增益的稳定区间.当从稳定区间选取一个固定的控制增益时,应用频率扫描高级聚类法分析多个因子在两延时参数空间中的稳定性,并由此获得多智能体延时无关及延时相关的一致性结论.一个说明性的例子验证了分析结论.     

线性多时变时滞系统的指数稳定性

本文基于一个新型滞后动态系统指数稳定性定理和两个准备引理, 采用 Lyapunov 函数稳定性分析新方法, 建立了线性多时变时滞系统保守性少的稳定性条件. 与文献中已有的一些结果不同, 所建立的稳定性条件不依赖于时变时滞的变化率. 因此, 所建立的结果适用于具有非常快变时滞的系统. 文中给出了一个例子展示所得结果好于直接采用标准的 Razumikhin 型条件所得的结果.     

Optimized‐Based Stabilization of Constrained Nonlinear Systems: A Receding Horizon Approach

The problem of stabilizing constrained nonlinear systems while optimizing performance is investigated in this paper. The tool of weak control Lyapunov functions (WCLFs) is introduced to construct a tuning Sontag's controller where some adjustable parameters are optimized with respect to given performances in a receding horizon fashion. Two algorithms are presented and the corresponding closed‐loop systems with input constraints are proven to be stable in some regions by using the LaSalle's theorem and the properties of WCLFs. Moreover, the inverse optimality result of the controller is achieved. Finally, two open‐loop unstable examples are used to illustrate the performance and effectiveness of the results obtained here.     

带多丢包和滞后随机不确定系统的最优线性估计

研究了带多丢包和滞后网络化随机不确定系统的最优线性估计问题. 通过白色乘性噪声来描述系统参数的随机不确定性. 通过一组满足Bernoulli分布的随机变量来描述数据传输过程中发生的丢包和滞后现象. 应用新息分析方法, 设计了线性最小方差意义下的最优线性估值器, 包括滤波器, 预报器和平滑器. 给出了稳态估值器存在的一个充分条件. 仿真例子验证了其有效性.     

含结构参数摄动的线性离散系统的鲁棒约束方差状态估计

考虑状态矩阵中含不确定性的线性离散随机系统的鲁棒约束方差状态估计问题,即设计滤波增益,使摄动系统每个状态分量的估计误差方差的稳态值不大于各自预先给定值。给出了期望鲁棒滤波增益的存在条件及其解析表达式,并以数值算例说明了设计方法的直接性与有效性。     

离散时间线性时变系统的传感器故障估计滤波器设计

针对一类离散时间线性时变系统提出了一种传感器故障诊断方法.本文首先通过状态增广的方式将被研究的系统转化为描述系统的形式,并且基于该描述系统模型,采用方差最小化原则设计了一种能够同时估计系统状态和传感器故障的故障估计滤波器,然后利用一组故障估计滤波器提出了一种故障诊断方法.本文的主要贡献在于针对离散线性时变系统提出了一种不需要对故障动态进行假设的传感器故障诊断方法.所提出方法的另一个优点是该方法能够在存在过程和测量噪声的情况下实现故障检测、分离与估计.仿真结果说明了所提出方法的有效性.     

具有多个未知常时滞线性系统的时滞无关稳定性

本文针对线性时滞系统包括时滞在系统建立了时滞无关的稳定性判据，所考虑的时滞可以是多任意未知常时滞，故所得结果是对滞无关的，针对线性时滞大系统的一个说明例子比较证明了所建立的结果好于文献中存在的结果。     

Finite Horizon Maximum Likelihood Estimation for Integrated Navigation with RF Beacon Measurements

We develop a Finite Horizon Maximum Likelihood Estimator (FHMLE) that fuses Inertial Measurement Unit (IMU) and radio frequency (RF) measurements over a sliding window of finite length for three‐dimensional navigation. Available RF data includes pseudo–ranges, angles of transmission (AoT), and Doppler shift measurements. The navigation estimates are obtained by solving a finite‐dimensional nonlinear optimization using a primal‐dual interior point algorithm (PDIP). The benefits of the proposed estimation method are highlighted using simulations results comparing the FHMLE approach with an Unscented Kalman Filter (UKF), in a scenario where an aircraft approaches a carrier, with RF measurements from beacons aboard the carrier, and low‐cost IMU measurements aboard the aircraft. When the Geometric Dilution of Precision is large, we found that the FHMLE is able to achieve smaller estimation errors than the UKF, which tends to carry a bias throughout the trajectory.     

基于MTPM和DPM的多无人机协同广域目标搜索滚动时域决策

传统的协同搜索决策方法在目标引导和机间协同方面存在不足. 研究建立了基于分布概率预测的目标概率图（Target probability map,TPM）初始化方法和基于贝叶斯准则的目标概率图动态更新方法,形成了修正目标概率图（Modified TPM,MTPM）及其运算机理.考虑对任务子区域进行可控回访,定义了数字信息素图（Digital pheromone map,DPM）,建立了数字信息素图使用方法及更新机理.设计了基于MTPM和DPM的寻优指标,建立了基于滚动时域控制的协同搜索决策方法（MTPM-DPM-RHC method,MDR）.仿真表明： 1） MTPM能有效降低对目标的虚警率和漏检率;2） DPM能有效实现对任务区域可控回访;3） MDR方法的遍历能力、重访能力和目标搜索效率均优于已有方法.     

时变延迟网络化控制系统中新型控制器的设计

网络化控制的出现,大大推动了现代控制技术的发展,正成为新的研究热点。针对网络化控制系统,提出了一种新型的延迟状态变量模型,以此为基础设计了线行二次型最优控制器(LQR)。同时也给出了在线估计延迟的方法。因为在具有时变延迟的网络化控制系统中,LQR控制器很难实施,又给出了一种模糊逻辑-LQR控制器的设计方法。实验控制结果表明,这种新型控制器使时变延迟的网络化控制系统稳定,且具有很好的性能鲁棒。     

一类基于滚动时域优化原理的多路控制器设计及其在活套控制中的应用

针对热连轧活套高度和张力的双输入双输出强耦合系统, 文中提出一类基于滚动时域优化原理的多路控制策略. 基于滚动优化原理, 在每一个周期内, 顺序求解子系统的控制律后及时更新系统. 从H∞观点出发, 将解耦问题转化为干扰抑制和多目标优化问题, 能够减轻计算机的负担, 提高控制系统的性能. 仿真结果证实了该方法具有良好的解耦效果和控制性能.     

A Computing Approach for Delay Margin of Linear Fractional‐Order Retarded Systems with Commensurate Time Delays

This paper proposes a computing approach for the delay margin of fractional‐order retarded systems with commensurate time delays. By the Orlando formula, a matrix constructed by the coefficients and commensurate fractional‐order of the characteristic function is defined. By calculating the eigenvalues of this matrix, the existence conditions and computing approach are proposed. If the matrix has some positive real eigenvalues, a finite delay margin exists. If the matrix has no positive real eigenvalue, the delay margin is infinity and the system is stable, independent of the delay margin. Finally, a numerical example and simulation results are given to demonstrate the effectiveness of this approach.     

传感器网络中的分布式滚动时域状态估计

利用分布式滚动时域方法对无线传感器网络的状态估计问题进行研究,给出了基于量化测量值的滚动时域估计算法。在无线传感器网络的环境下处理分布式状态估计问题时,减少通信的成本是非常重要的一个环节,需要将观测值量化后再传送。以往的滚动时域估计方法无法处理量化观测值的状态估计问题,而本文的方法考虑了最严格的观测值量化情况即传感器只发送一个比特至融合中心的状态估计问题。与其它传感器网络中的状态估计方法相比,该方法减少了每一步的计算量。仿真结果验证了该算法的有效性。     

不确定多重状态时滞离散系统的LMI鲁棒稳定条件

研究了具有多重状态时滞的凸多面体不确定离散系统的鲁棒稳定性分析问题．基于参数依赖的李亚普诺夫稳定性和线性矩阵不等式推导出使得时滞鲁棒稳定系统鲁棒稳定的充分条件．应用此条件，通过测试一组线性矩阵不等式的可解性即可达到判定系统的鲁棒稳定性的目的．因为使用了参数依赖的李亚普诺夫稳定性思想，此鲁棒稳定条件比基于二次稳定概念的稳定条件的保守性更小．算例验证了结果．     

广义可镇定连续时延系统的通用连续性控制器设计

讨论确保闭环线性时延系统在Lyapunov意义下全局一致稳定的通用线性控制器的设计问题.文中给出的通用镇定控制器适用于有限、无限和时变的点型、分布型及混合型等各类时延系统.