[01056098]网络化动态系统的分布式协同与预测控制研究

该项目属于信息科学与系统科学领域控制理论方向的核心基础研究。 由通信网络连接控制系统中各类部件构成的网络化动态系统已成为流程工业、智慧能源、智能交通等领域未来发展的必然趋势。然而，通信网络的介入促使工业控制系统在体系结构、控制策略和协同方法等方面都发生了深刻的变化。在工业系统规模爆发式增长的背景下，传统的单回路、集中式控制方法已然失效，开拓和发展面向网络化动态系统控制的新理论和新方法是必要而且迫切的。 该项目面向网络化动态系统分析与控制的重大现实需求，结合预测控制方法处理多变量、有约束系统优化控制问题的独特优势，深入并系统地研究了网络化动态系统的协同优化与预测控制的若干关键科学问题，形成了从线性系统到非线性系统，从状态反馈到输出反馈，从集中式优化到分布式协同的一套完整的网络化预测控制理论体系。取得的重要科学发现如下： 1.揭示了多信道多效应网络化动态系统的内在耦合动态演化机理。分别从不确定性系统理论和随机系统理论两个维度，构建了存在异步新息更新、拓扑结构时变和通信传输受限等情形下的线性/非线性网络化动态系统的统一模型，突破了传统信道合并建模方法的根本局限性； 2.利用李雅普诺夫稳定性理论，给出了状态可测情况下的网络化动态系统稳定性的充分条件；借助二次有界技术，解决了状态不可测情况下的受扰网络化动态系统稳定性分析的关键难题；深入剖析了终端不变集和系统稳定性的本质联系，阐明了保证预测控制优化问题递归可行性的普适性结论； 3.系统性地阐述了非完整动力学分布式系统的协同优化与预测控制理论。提出了具有正不变性与安全性保证的终端约束集及局部控制律的统一设计思路；突破了传统分布式预测控制要求系统局部线性可控的技术瓶颈，探索出了一套满足系统收敛性及避碰性需求的相容性及避碰性约束条件的设计方法。 5篇代表性论文均发表在Automatica和IEEE TAC等控制学科公认顶级期刊，SCI他引158次，谷歌学术他引210次。20篇主要论文SCI他引318次，谷歌学术他引525次，其中两篇论文分别获得2016年亚洲控制期刊最佳论文奖、2017年国际自动化与计算杂志最高引用论文奖。成果得到了中国工程院徐德民院士及香港大学James Lam教授、加拿大阿尔伯塔大学Witold Pedrycz教授、加拿大工程院院士Shi Yang教授等20余位IEEE Fellow/IFAC Fellow的关注与正面评价。