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《控制理论与应用》2025年第10期虚拟专刊（一）：控制理论

已有 617 次阅读 2026-1-8 08:27 |个人分类:刊期目录|系统分类:博客资讯

卷首语

在智能系统日益交织的今天, 如何让复杂动态系统在噪声、不确定性与干扰中保持精准、协同与鲁棒, 是工程与科学面临的共同挑战. 控制理论, 作为一门赋予机器“智慧”与“自主性”的学科, 正不断突破边界, 为我们揭开系统行为深处的奥秘.

本期集结了七篇前沿研究, 它们如同精密齿轮, 共同推动着控制技术向更高阶的自主与智能迈进.

论文

正态–伽马非线性雷达扩展目标跟踪滤波器

【作者】

陈辉, 王秋菊, 连峰, 韩崇昭

【摘要】

针对复杂异常噪声下的非线性扩展目标跟踪问题, 本文提出了一种正态–伽马非线性雷达扩展目标跟踪滤波器. 首先, 对传统扩展目标建模方式进行了优化, 将运动状态与扩展状态显式且独立的进行表达; 其次, 在量测噪声为异常噪声的情形下, 引入辅助变量表示量测噪声协方差的不确定性, 并将其建模为伽马分布; 同时, 考虑到雷达量测的特殊性, 对原有的非线性量测进行了增广, 以减少非线性量测在转变过程中的信息丢失问题; 最后, 构造相应的扩展目标与群目标跟踪仿真实验, 并通过高斯–瓦瑟斯坦距离对扩展目标跟踪多特征联合估计性能进行评估, 验证了本文所提算法的有效性与稳定性.

【关键词】

扩展目标; 异常噪声; 正态–伽马分布; 增广非线性量测

【引用格式】

陈辉, 王秋菊, 连峰, 等. 正态–伽马非线性雷达扩展目标跟踪滤波器. 控制理论与应用, 2025, 42(10): 1894 – 1903

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230705&flag=1

基于观测器的多智能体系统动态事件触发有限时间二分一致性

【作者】

宁小刚, 李宗刚, 陈引娟, 邱进涛

【摘要】

针对一般线性多智能体系统在智能体状态信息无法完全获取且通信资源有限情况下的实际有限时间二分一致性问题, 采用输出反馈方法引入龙伯格观测器, 并基于估计的观测状态, 设计了一种分布式动态事件触发有限时间二分一致性协议. 该协议考虑了智能体间合作与竞争关系共存的网络拓扑特性, 有效克服了实际应用中智能体状态测量的限制, 并显著减少了系统通信频率. 同时, 利用有限时间稳定性理论、代数图论和矩阵论, 分析得出了多智能体系统在所设计控制协议下可解实际有限时间二分一致性问题的充分条件, 并证明了系统不存在Zeno行为. 由于构建了匹配有限时间二分一致性控制的动态事件触发机制, 因而提出的控制算法在节省系统通信资源方面具有令人满意的优势. 最后, 通过仿真实例验证了理论结果的可行性和有效性.

【关键词】

多智能体系统; 动态事件触发控制; 有限时间二分一致性; 状态估计

【引用格式】

宁小刚, 李宗刚, 陈引娟, 等. 基于观测器的多智能体系统动态事件触发有限时间二分一致性. 控制理论与应用, 2025, 42(10): 1925 – 1935

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA240637&flag=1

用于模型结构和参数联合辨识的共轭梯度追踪辨识方法

【作者】

刘艳君, 刘维维, 陈晶, 丁锋

【摘要】

如何利用有限量的数据同时辨识系统的结构和参数是辨识实践的一大挑战. 本文将共轭梯度优化算法和贪婪算法相结合, 提出了一种共轭梯度追踪稀疏辨识方法. 首先, 将系统模型转化为稀疏参数辨识模型; 其次, 利用贪婪搜索和共轭梯度优化, 挑选并估计非零参数的位置和数值; 然后, 根据稀疏参数结构获得系统阶次和时滞的估计. 仿真实验表明, 该方法能够在有限的采样数据条件下, 有效地辨识系统的阶次、时滞和参数, 且具有迭代速度快、计算量小的特点. 与现有的贪婪辨识方法相比, 其计算量远小于基于正交匹配追踪的辨识方法, 迭代次数低于基于梯度追踪的辨识方法, 且模型的精度高于基于梯度追踪的辨识方法.

【关键词】

参数辨识; 结构辨识; 共轭梯度; 共轭梯度追踪

【引用格式】

刘艳君, 刘维维, 陈晶, 等. 用于模型结构和参数联合辨识的共轭梯度追踪辨识方法. 控制理论与应用, 2025, 42(10): 1981 – 1989

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230616&flag=1

基于非降阶法的模糊惯性神经网络的固定时间同步

【作者】

陈腾, 戴厚平, 龙常青

【摘要】

截止目前, 关于惯性神经网络的固定时间同步分析大都采用变量代换将其进行降阶处理, 这种降阶法虽然有效, 但增加了系统维数, 消除了惯性项对系统的影响. 因此, 基于非降阶的方法, 本文研究了一类时滞模糊惯性神经网络的固定时间同步控制问题. 在Filippov解的定义和有限时间稳定的理论框架下, 通过设计非线性反馈控制器, 获得了确保该类神经网络在固定时间内实现同步的一些同步准则. 此外, 通过应用一些不等式技巧, 估算出了同步时间的上界, 可为其应用于实际工程中提供可靠性保证. 最后, 通过数值算例验证了本文所得结果的可靠性, 并将其应用于图像加解密.

【关键词】

不连续激活函数; 模糊惯性神经网络; 固定时间同步; 非降阶法

【引用格式】

陈腾, 戴厚平, 龙常青. 基于非降阶法的模糊惯性神经网络的固定时间同步. 控制理论与应用, 2025, 42(10): 1990 – 1998

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230656&flag=1

模型不确定和噪声互相关下的分布式容积平滑变结构融合算法

【作者】

焦玉召, 牛健雄, 赵红梅, 娄泰山, 赵良玉, 丁国强, 孔汉

【摘要】

针对模型参数不确定和噪声互相关下的多传感器非线性系统状态估计问题, 本文首先提出一种新的模型不确定和噪声互相关下的容积平滑变结构滤波算法. 其次, 针对多传感器系统, 推导了噪声互相关下, 任意局部估计器之间互协方差的通用计算框架, 并利用容积规则计算互协方差中的非线性积分. 然后, 针对模型参数不确定和噪声互相关下的多传感器非线性系统, 提出了基于矩阵加权的分布式容积平滑变结构融合算法. 最后, 仿真实验结果表明, 本文所提算法能够有效克服模型不确定和互相关噪声的影响, 具有更高的状态估计精度.

【关键词】

平滑变结构滤波; 模型参数不确定; 互相关噪声; 分布式融合; 系统辨识与建模

【引用格式】

焦玉召, 牛健雄, 赵红梅, 等. 模型不确定和噪声互相关下的分布式容积平滑变结构融合算法. 控制理论与应用, 2025, 42(10): 1999 – 2009

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230518&flag=1

多阶段间歇过程鲁棒异步切换预测容错控

【作者】

施惠元, 蒋浦, 李辉, 苏成利, 李平

【摘要】

针对具有异步切换和部分执行器故障的多阶段间歇过程, 本文提出一种鲁棒异步切换预测容错控制方法. 首先, 建立包含稳定和不稳定情况的异步切换故障模型, 并引入输出跟踪误差, 得到新型多自由度扩展异步切换故障模型. 基于此扩展模型进行鲁棒异步切换容错控制器的设计, 同时, 给出保证闭环故障系统在各个阶段渐近稳定和各个批次指数稳定的充分条件. 通过在线求解这些条件, 得到各个阶段稳定和不稳定情况的运行时间以及实时的控制律增益, 并利用不稳定情况的时间提前给控制器切换信号, 避免系统出现异步切换的情况. 最后, 以注塑成型过程为仿真案例, 验证了该方法是有效并且可行的.

【关键词】

部分执行器故障; 异步切换; 多阶段间歇过程; 模态依赖的平均驻留时间; 鲁棒预测容错控制

【引用格式】

施惠元, 蒋浦, 李辉, 等. 多阶段间歇过程鲁棒异步切换预测容错控制. 控制理论与应用, 2025, 42(10): 2046 – 2055

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230479&flag=1

用于厂级振荡提取的快速最小二乘多元经验模态分解方法

【作者】

郎恂, 杨泽鹏, 刘燕, 何冰冰, 谢磊, 苏宏业

【摘要】

工业控制过程中潜在的厂级振荡行为会导致高废品率、高能耗、降低设备稳定性等问题. 为此, 本文提出了一种快速最小二乘多元经验模态分解方法, 用以高效提取过程输出数据中的厂级振荡分量. 该方法首先按照极值点数目和局部波动特征对投影序列作量化筛选; 然后, 使用主成分分析得到最能代表信号特征的投影序列; 最后, 对得到的序列提取本征模态函数以构建超定线性方程组, 并利用最小二乘法求解得到分解结果. 仿真信号和实际工业案例的实验结果表明, 所提方法有效抑制了模态混叠、失真等问题, 同时克服了分解过程中由于计算冗余投影方向而造成的无效耗时问题.

【关键词】

经验模态分解; 波动特征; 主成分分析; 最小二乘

【引用格式】

郎恂, 杨泽鹏, 刘燕, 等. 用于厂级振荡提取的快速最小二乘多元经验模态分解方法. 控制理论与应用, 2025, 42(10): 2075 – 2083

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230684&flag=1

结语

这七篇文章从目标跟踪、协同控制、系统辨识, 到状态融合、容错控制与信号处理, 虽视角各异, 却共同指向一个核心目标: 在充满不确定性的世界中, 构建更智能、更可靠、更自主的系统控制范式.

我们期待这些深刻而精巧的研究, 能为学术界与工业界的同行带来启发, 共同奏响控制理论赋能未来智能系统的新乐章.

期刊介绍

《控制理论与应用》(Control Theory & Applications)是经国家科学技术部批准, 教育部主管, 由华南理工大学和中国科学院数学与系统科学研究院联合主办的全国性一级学术刊物, 1984年创刊, 月刊, 国内外公开发行. 《控制理论与应用》是中国科学引文数据库首批统计源期刊之一，中文核心期刊，入选中国精品科技期刊顶尖学术论文F5000项目，中国科协自动化学科领域高质量科技期刊目录以及中国科协百篇优秀科技论文遴选计划，2021年入选广东省高质量科技期刊建设项目，2022-2024年连续获得基金委资助（科技活动专项）。

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