[00906825]受限控制系统的参数化设计理论与应用

实际工程中的系统都存在状态受限、输入受限或通讯受限问题。这些受限约束为控制系统设计带来了极大的挑战。如果在设计过程中不考虑这些约束，系统的性能将受到严重影响，甚至失稳。常规的受限控制系统设计只关心问题的特解，适用范围小。该项目提出了受限控制系统的参数化设计方法，给出了问题的解集合，可以灵活方便地处理多目标设计。项目的的科学发现如下：1)通过引入可脉冲模能控性等概念，基于一类Sylvester矩阵方程的参数化解，系统地提出了一类状态受限系统的脉冲消除与观测器设计的参数化方法。2)基于提出的参量Lyapunov矩阵方程和饱和函数的凸包描述，建立了输入受限系统的全局、半全局和局部镇定控制律的参数化设计理论与方法。3)采用预测的控制思想，以系统无通讯受限时的控制增益为设计参数，建立了带有数据丢包、滞后等通讯约束的控制系统的参数化设计理论与方法。4)基于建立的受限系统的参数化设计理论，提出了月球软着陆、椭圆轨道航天器交会和高速大机动导弹控制的参数化设计方法。项目的20篇主要论文中,SCI他引1007次(单篇最高151次),Google Scholar他引2187次（单篇最高456次）；有7篇进入ESI前1%高被引论文，其中2篇进入ESI前0.1%高被引论文。8篇代表性论文SCI他引424次，Google Scholar他引1041次。研究成果被58篇IEEE Trans. Automatic Control和Automatica论文以及115篇其他EEE汇刊论文引用，引用学者包括国际控制界著名科学家K.Astrom和G.Goodwin在内的30余位IEEE Fellow和10余位IF AC Fellow。许多学术思想和结果被采用，或被作为引文中的基本引理；一些工作被国际同行评价为“做出了重要贡献”或被称为“novel”、“new”，或“first introduced”：一些结果被形容为“elegant”、“beauty”或“effective”。Astrom于2014年发表在Automatica上的关于Control的综述论文参考文献多达700余篇，该项目的一部著作作为仅有的三篇大陆学者的学术论著之一被引用。中国“两弹一星”功勋奖章和国家最高科学技术奖获得者孙家栋院士称项目“不仅在理论上取得多项重大突破，而且还将取得的先进成果成功地应用于航天飞行器的制导与控制，…提出了几类航天飞行器制导控制系统的参数化设计方法，为国家一些重大项目的研制起到了重要支撑作用。”该项目成果获得“黑龙江省自然科学一等奖”；输入受限方面的工作入选国家自然科学基金资助项目优秀成果；国家重大科技专项基础研究重大合同项目成果被航天三院确定为“后续阶段成果转化的重点对象”；相关的空间对接方面的973课题和航天飞行器控制方面的基金委创新群体项目的研究成果均被评为优秀，相关成果被成功应用于某工程型号任务的演示验证。两位年轻的完成人均获得了“全国优秀博士学位”论文奖还有两位完成人分别获得“全国先进科技工作者”和“中国青少年科技创新奖”；第一完成人还担任“十一五”航空航天领域863专家、国防973项目专家和航天五院某国防重点实验室学术委员会委员等职。第二、三完成人获得Thomson Reuters“高被引科学家奖”并被评选为IEEE Fellow。此外，完成人还是3个国际期刊的主编和多个国际学术会议的总主席或程序委员会主席。近5年完成人在国际学术会议上作主题报告7次。