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控制界的两个著名睡美人 精选

已有 8048 次阅读 2020-2-5 09:39 |系统分类:科研笔记

前苏联的科学家比较有骨气,不盲目follow美国,不热衷于报奖,也不积极运作大项目。1978年,圣彼得堡大学Kharitonov博士在一个不知名的杂志上发表了一篇关于区间多项式的文章,建立了一个简洁而优美的稳定性判据。由于作者和杂志都没什么名气,而且还是俄文写的,这篇文章成了浩如烟海的科技文献里的睡美人。

Kharitonov, V. L., "Asymptotic stability of an equilibrium position of a family of systems of linear differential equations," Differentsial'nye Uravneniya, vol. 14, pp. 2086-2088, 1978

1984年,美国控制专家Barmish教授通过波兰同行了解到了Kharitonov的结果,马上给IEEE TAC写了一篇短文,介绍了这一重要结果,引起了控制界的极大关注,唤醒了这个沉睡多年的美人,成就了鲁棒控制的参数空间方法。

在参数空间方法中,关于系统严格正实(SPR)问题的研究非常重要。我和北邮郁文生合作,在ACC、CDC等国际会议上发表了一系列研究成果。对于多项式凸组合,我们证明了任意阶数SPR综合问题解的存在性,回答了Hollot提出的open problem,发表在2003年在剑桥大学举行的欧洲控制会议上。对于区间多项式,Hollot等人讨论了一些特殊情形下解的存在性;当其阶数n小于或等于4时,国际控制权威Anderson等人1990年“证明”了解的存在性。1993年,以色列人Betser和Zeheb给出反例,说明Anderson等人的证明过程有漏洞!这两篇文章都以长文的形式发表在IEEE CAS上。

虽然Anderson的证明过程不对,但Anderson的结论对不对?这两个以色列人也没能回答。1993年到2001年,这个问题沉睡了8年。

我们经过多年的探索,从新的思路出发,在2001年利用多项式完全判别系统,给出多项式严格正实域和弱严格正实域的完整刻画,严格证明了Anderson的结论,还给出了加拿大人Marquez和Agathoklis算法的反例。这一结果先在ACC上宣读,然后整理发表在IEEE CAS上。论文题目是Anderson’s Claim on SPR Synthesis is True。

苏联解体时,Kharitonov定理已经红遍了西方,Kharitonov游历了西欧几个国家之后,作为墨西哥的高层次特聘研究员和国家级重点引进人才,离开了圣彼得堡。

另一个睡美人是匈牙利Vicsek等人1995年发表在物理杂志PRL上的一篇文章,考虑在平面上运动的多个粒子,采用nearest neighbor rule相互局部协调,最终达到整体一致运动。这篇以仿真为主的文章在刚发表的几年里没有引起多大的关注,也没有多少文章引用。

Vicsek, T., Czirók, A., Ben-Jacob, E., Cohen, I., & Shochet, O. (1995). Novel type of phase transition in a system of self-driven particles. Physical Review Letters, 75(6), 1226. 

2003年,从Vicsek模型出发,耶鲁大学Morse及其研究生采用非负矩阵、切换系统、稳定性理论等工具讨论了时变拓扑下离散系统的一致性问题,发表在IEEE TAC上,立刻引起了控制界的极大关注。在随后几年里,这两篇文章都有极高的引用率。

A. Jadbabaie, J. Lin, and A. S. Morse. Coordination of groups of mobile autonomous agents using nearest neighbor rules. IEEE Transactions on Automatic Control, 46(6): 988-1001, 2003. 

美国加州理工Murray课题组抓住战机、快马加鞭,在IEEE TAC上也占了一席之地。Morse和Murray这两篇文章引发了随后10多年的多智能体系统(multi-agent systems)热。

Olfati-Saber, R., & Murray, R. M. (2004). Consensus problems in networks of agents with switching topology and time-delays. IEEE Transactions on Automatic Control, 49(9), 1520-1533. 

随着信息化、网络化、智能化的发展,多智能体研究在国内外越来越火爆。据说这两篇TAC文章的引用数已经超过了给出H无穷控制问题状态空间解法的著名DGKF论文,在所有控制类论文中排名第一第二。

Doyle, J.C., K. Glover, P. P. Khargonekar and B. A. Francis, "State space solutions to standard H2 and H8 control problems," IEEE Transactions on Automatic Control, vol. AC-34, pp. 831-847, 1989. 

如果说DGKF是控制理论发展道路上的里程碑,Morse和Murray那两篇文章就是交通指示牌。他们对众多行驶在控制理论崎岖小道上的研究者大喊:多智能体这边“路宽、人少、快来!”

经过10多年的高速发展,这条路上至少聚集了几百个教授、几千个研究生,熙熙攘攘、拥堵不堪,大家普遍感到需要寻找新的交通指示牌了。









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