[01576821]具有网络通讯约束的动态系统控制理论与方法

网络化控制是继集中控制、集散控制、现场总线控制之后工业控制领域的重大变革。通讯网络的引入使控制系统的信息传输模式发生了根本性变化。传统的控制理论建立在实时精确通讯基础之上，由此设计的控制策略无法应用于具有网络诱导时延、丢包等通讯约束的动态系统。网络化控制给传统的控制理论提出了巨大挑战，是近十年来控制领域的研究热点。IEEE旗舰期刊《Proceedingsof the IEEE》、控制领域国际顶级期刊《IEEE Trans．Automatic Control》(IEEE TAC)等相继出版了网络化控制方面的研究专刊。该项目为突破网络通讯约束给控制系统设计带来的瓶颈，该项目开展了系统深入的研究，建立了网络环境下动态系统建模、控制与状态估计的理论与方法体系。针对网络通讯约束概率分布信息难以获知情形，综合考虑数据传输延时、丢失、时序错乱、编解码误差等重要通讯约束，基于离散点变换思想揭示了网络化控制系统与一类双时滞模型之间的内在关联性，在统一框架下建立了网络化系统基于双时滞模型的控制理论与方法；针对网络通讯约束概率分布信息可获知(或部分可获知)情形，构建了融合参数统计特性的网络化控制随机切换模型，并建立了网络化系统基于模态依赖思想的控制理论与方法；针对系统状态不完全可测的网络化控制问题，提出了强噪声干扰下网络通讯受限系统的状态估计方法，并从理论上证明了所提方法的收敛性，解决了经典卡尔曼滤波无法应用于网络环境下动态系统状态估计的难题。项目的20篇主要论文中，14篇发表在控制领域国际顶级期刊《IEEE TAC》和《Automatica》上，SCI他引总计1621次(单篇最高210次)，Google学术他引总计3305次(单篇最高565次)；17篇论文进入ESI前1%高被引论文，其中3篇进入ESI前0.1%高被引论文。8篇代表性论文全部发表在《IEEE TAC》和《Automatica》上，SCI他引717次，Google学术他引1666次。2篇论文获Automatica高被引论文奖，1篇论文入选中国百篇最具影响国际学术论文。研究成果被71篇《IEEE TAC》和《Automatica》论文及121篇其他IEEE汇刊论文引用，引用学者包括十余位IEEE Fellow。部分成果被国际同行评价为“首次”、“新方法”、“奠定了坚实基础”等。项目完成人应邀在国际权威期刊《IEEETrans．Industrial Informatics》上组织了网络化控制理论与工业应用研究专刊。第一完成人在《Auto-matica》及5个《IEEE》刊物担任编委；第二、三完成人分别在《IEEE TAC》及《IEEE T-Cybernetics》担任编委。项目部分研究成果获陈嘉庚青年科学奖及2项黑龙江省自然科学奖一等奖，并应用于流程工业综合自动化国家重点实验室研制的具有国际领先水平的“复杂生产制造全流程一体化控制系统技术研发创新平台”。第一完成人获国家杰出青年科学基金，第二、三完成人均获国家优秀青年科学基金。第一完成人获IEEE工业电子学会David Irwin青年事业奖、中国青年科技奖，入选长江学者特聘教授．并因在网络化控制理论与工业应用方面的贡献当选IEEE Fellow。