用于求解多约束QoS路由优化问题的改进伊藤算法

针对伊藤算法(ITO)在大规模网络中求解多约束服务质量(QoS)路由优化时,存在收敛速度过慢、易陷入局部最优解从而导致算法成功率不高等问题,提出基于多策略协同优化的改进伊藤算法。该算法通过改进漂移与波动过程的结合方式,提出了一种新的协同更新策略,并引入双重认知策略和多精英引导学习策略,设计了一种新的路径权重更新规则。该规则使算法中漂移粒子和波动粒子强度根据个体适应度灵活变化,具有自适应性。仿真结果表明,该算法在保证系统稳定性的基础上,降低了QoS路由的迭代次数与费用,并且在较大规模网络中有理想的表现。     

跟随式车辆队列高效协同弦稳定预测控制

针对前后跟随式通信拓扑的约束车辆队列弦稳定协同控制问题,提出一种分布式参数化模型预测队列控制算法。首先,建立车辆队列的纵向动力学模型,通过反馈线性化将其转化为线性状态空间模型。然后,利用邻域内车辆的预测轨迹信息构造局部优化问题,建立车辆队列局部控制器。为降低求解该局部最优控制问题的计算量,将预测时域内的控制输入增量参数化为阶梯式结构。在此基础上,设计模型预测队列控制器迭代计算算法,满足系统输入输出约束和弦稳定约束条件。进一步,应用Lyapunov稳定性定理和Moore-Penrose广义逆矩阵,获得车辆队列渐近稳定性充分条件,并分析系统跟踪性能。最后,通过与常规队列控制算法的仿真对比实验,验证所提出控制策略的高效性。     

具有输入约束和扰动补偿的四旋翼无人机姿态稳定模型预测控制

为了解决四旋翼无人机飞行过程中的姿态控制问题,考虑受到执行器输入约束和外界未知扰动影响,设计了一种具有输入约束和扰动补偿的四旋翼无人机姿态稳定模型预测控制方法;设计简化的四旋翼无人机姿态动力学模型,降低控制器设计的复杂程度,设计带有输入约束的控制器,模拟饱和输入现象,实现饱和输入下的四旋翼姿态稳定控制;设计风扰观测器,实现对外部未知扰动的估计,有效跟踪外部持续扰动,并由此设计扰动补偿律;围绕代价函数设计带有扰动补偿律的最优控制律,作用于四旋翼姿态系统,实现四旋翼无人机姿态的稳定控制;最后进行数值仿真,设置风扰观测器参数λi为0.25,预测时域Np为10,控制时域Nc为9,仿真测试本文方法与不带观测器的非线性预测控制方法（NMPC）,验证本文控制方法的有效性和优越性。     

基于动态图卷积和空间金字塔池化的点云深度学习网络

点云数据的分类和语义分割在自动驾驶、智能机器人、全息投影等领域中有着重要应用。传统手工提取点云特征的方式,以及将三维点云数据转化为多视图、体素网格等数据形式后再进行特征学习的方式,都存在处理环节多、三维特征损失大等问题,分类和分割的精度较低。目前可以直接处理点云数据的深度神经网络PointNet忽略了点云的局部细粒度特征,对复杂点云场景的处理能力较弱。针对上述问题,提出了一种基于动态图卷积和空间金字塔池化的点云深度学习网络。该网络在PointNet的基础上使用动态图卷积模块来替换PointNet中的特征学习模块,增强了网络对局部拓扑结构信息的学习能力;同时设计了一种基于点的空间金字塔池化结构来捕获多尺度局部特征,该方式比PointNet++的多尺度采样点云、重复分组进行多尺度局部特征学习的方法更加简洁高效。实验结果表明,在点云分类和语义分割任务的3个基准数据集上,所提网络相较于现有网络具有更高的分类和分割精度。     

外部干扰和随机DoS攻击下的网联车安全H∞ 队列控制

针对网联车队列系统易受到干扰和拒绝服务(Denial of service, DoS)攻击问题, 提出一种外部干扰和随机DoS攻击作用下的网联车安全H∞ 队列控制方法. 首先, 采用马尔科夫随机过程, 将网联车随机DoS攻击特性建模为一个随机通信拓扑切换模型, 据此设计网联车安全队列控制协议. 然后, 采用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)技术计算安全队列控制器参数, 并应用Lyapunov-Krasovskii稳定性理论, 建立在外部扰动和随机DoS攻击下队列系统稳定性充分条件. 在此基础上, 分析得到该队列闭环系统的弦稳定性充分条件. 最后, 通过7辆车组成的队列系统对比仿真实验, 验证该方法的优越性.     

约束非线性系统稳定经济模型预测控制

考虑约束非线性系统,提出一种新的具有稳定性保证的经济模型预测控制（Economic model predictive control,EMPC）策略.由于经济性能指标的非凸性和非正定性,引入关于经济最优平衡点的正定辅助函数.利用辅助函数的最优值函数定义原始EMPC优化问题的稳定性约束.应用终端约束集、终端代价函数和局部控制器三要素,建立闭环系统关于经济最优平衡点的渐近稳定性和渐近平均性能.进一步,结合多目标理想点概念,将提出的控制策略用于多个经济性能指标的优化控制,得到稳定多目标EMPC策略.最后,以连续搅拌反应器为例,比较仿真结果验证本文策略的有效性.     

约束非线性系统理想点多目标安全预测控制

考虑具有状态和控制约束的仿射非线性系统多目标安全控制问题,本文提出一种保证安全和稳定的多目标安全模型预测控制(MOSMPC)策略.首先通过理想点逼近方法解决多个控制目标的冲突问题.其次,利用控制李雅普诺夫障碍函数(CLBF)参数化局部控制律,并确定系统不安全域.在此基础上,构造非线性系统的参数化双模控制器,减少在线求解模型预测控制(MPC)优化问题的计算量.进一步,应用双模控制原理和CLBF约束,建立MOSMPC策略的递推可行性和闭环系统的渐近稳定性,并保证闭环系统状态避开不安全域.最后,以加热系统的多目标控制为例,验证了本文策略的有效性.     

大型聚丙烯生产装置牌号切换滚动时域控制

基于滚动时域优化控制策略,提出了一种大型双环管聚丙烯生产过程最优牌号切换控制方法。首先结合机理分析,以Hammerstein模型描述聚丙烯牌号切换过程中质量指标动态特性;其次,根据牌号切换的性能指标,滚动优化计算每个时刻各反应器中聚合温度、氢气与丙烯浓度比、共聚单体乙烯与丙烯浓度比等操作变量。进一步结合双层控制结构和状态观测器设计,实现聚丙烯产品牌号切换的滚动优化闭环控制,并预测聚合物产品各质量指标的动态轨迹。最后,通过给出多个牌号切换实例仿真验证本文结果的有效性和实用性。     

网络化动态矩阵控制及在倒立摆控制中的应用

针对不确定有界长时延网络控制系统,研究动态矩阵控制(DMC)算法及其稳定性问题。首先基于多输入多输出状态空间模型,推导针对长时延网络化控制系统的DMC算法;然后,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出闭环控制系统渐近稳定的充分条件;最后,通过对倒立摆的实时控制验证笔者算法的有效性。     

增量预测控制策略的稳定性分析

针对开环稳定的约束线性系统,提出一种增量预测控制策略的稳定性分析方法.利用Lipschitz条件、弱能控性和稳态问题强对偶性假设,将二次型性能指标变换为新性能指标,建立闭环系统的Lyapunov函数,从而得到增量预测控制策略的闭环稳定性结论.最后,采用数值仿真验证了该方法的有效性.