[01661857]复杂网络化关联动态系统分析与控制

本项目研究内容属于控制理论的核心关键问题。随着信息与物理系统的深度融合,现实工程系统中广泛存在网络化关联耦合现象,如智能电网、车联网与物联网系统等等,形成了一类特殊的网络化关联动态系统。此类系统的动态性能与网络环境和拓扑结构等直接相关,“传感——控制——驱动——被控体”间的因果关系也变的异常复杂。为了支撑智能电网、车联网与物联网等国家重大发展需求,迫切需要网络化关联动态系统分析与控制新理论与新方法。 项目团队从2000年初开始围绕网络化关联动态系统的一些核心关键问题开展研究,在网络关联影响下的系统动力学演化规律,网络化关联非线性系统分析与综合,异质单元群体网络化协同的机制与策略等方面,取得了重要突破,围绕智能电网等国家重大需求,形成了一系列原创性成果。主要创新点如下： 1、揭示了随机分布网络时延对系统性能的影响机理,率先提出了基于示性函数的网络时延概率分布依赖型统一建模方法,突破了传统方法难以处理小概率大时延的描述与分析难题;首次构建了基于离散点比较的事件触发通信机制,提出了基于虚拟采样技术的建模理论,建立了有效应对网络不确定因素影响,并保证期望控制性能的理论体系。 2、克服了传统并行分布补偿控制（PDC）设计方法严重依赖同步前件假设条件的局限,提出了异步前件PDC设计方法;揭示并阐明了网络环境下相邻采样时刻模糊前件的内在关系与演化机理,突破了高阶异构型模糊前件构成的矩阵多项式与多维同胚模糊求和之间转化过程的壁垒,提出了非PDC型模糊控制设计方法,建立了网络化关联非线性系统干扰抑制控制基础理论。 3、揭示了信息交互、拓扑结构、关联模态与群体协同行为的耦合机理,首次构建了事件触发混杂群体系统一致性的统一模型,解决了如何联合设计一致性协议与触发参数的问题;在非线性流形上解决了多刚体姿态构形协同控制问题;提出微电网混杂单元群体行为整体性建模方法和多时间尺度分布式协同控制策略,解决了“源—网—荷—储”多级协同保证系统安全经济性的难题。 相关成果发表SCI论文85篇,被SCI他引2123次,Google他引3167次,单篇SCI最高他引70次。10篇代表作SCI他引312次,Google他引664次,其中5篇为ESI高被引论文,单篇最高SCI他引70次。在科学出版社出版国内首部系统阐述网络化控制的著作。IEEE Fellow、比利时皇家与艺术科学院院士E.I.Verriest教授指出,申请人考虑网络概率分布特性影响,填补了该领域空白（Exceptions are formed）、IEEE Fellow、加拿大皇家学会院士和波兰科学院外籍院士W. Pedrycz教授指出,申请人提出一种新的非线性控制方法,具有重要作用（play an important role）。 项目团队中1人入选教育部长江学者,1人入选上海市东方学者,2人入选2014与2015年Elsevier 中国高被引学者,主要论文获2013年中国百篇最具影响国际学术论文。申请国家发明专利11件,其中已授权4件。部分成果在国电南自城乡电网自动化工程有限公司、国网电瑞继保股份有限公司等企业得到成功应用与验证,为提高微电网智能控制水平、促进生产效率提升做出了重要贡献。