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《控制理论与应用》2026年第5期虚拟专刊：复杂环境下的先进控制与智能决策

已有 197 次阅读 2026-5-25 11:21 |个人分类:刊期目录|系统分类:博客资讯

卷首语

本期9篇文章共同聚焦于复杂动态环境下控制理论与方法的核心难题: 通信约束与数据采样、非线性与不确定性、隐私与安全、预设时间性能以及系统可重构性. 在网络化与分布式系统中, 轮询通信、采样数据与有向切换拓扑带来了信息交互的非连续性, 对此学者们提出了基于隶属函数优化的模糊预测控制、预设时间保序一致性以及分层容错跟踪控制等策略; 针对具有奇异链路、强非线性或严格反馈结构的被控对象, 分散漏斗控制、自适应最优预设时间控制以及融合参数调节的模糊抗扰PID方法, 有效提升了系统在扰动和模型不确定条件下的鲁棒性与收敛速度. 此外, 隐私保护的分布式优化、基于互质分解的可重构性评价, 以及量测置信引导的高斯滤波融合, 分别从信息安全、系统生存性与多源信息融合的角度拓展了控制设计的边界. 这些工作虽切入点各异, 却共同体现了面向苛刻性能指标与新兴约束的控制理论演进脉络, 为更智能、更可靠、更安全的控制系统提供了新的分析工具与设计范式.

论文

轮询通信下基于隶属函数优化的T-S模糊模型预测控制

【作者】

董钰莹, 黄朕荣, 高晨曦

【摘要】

本文针对通信带宽受限条件下的Takagi-Sugeno(T-S)模糊系统, 研究基于隶属函数依赖的模型预测控制问题. 首先, 为降低网络负载并提高数据传输可靠性, 采用轮询通信协议优化控制器与执行器之间的数据传输机制; 在此基础上, 结合令牌依赖的二次函数和前件变量空间划分方法, 构建了一种分段切换的T-S模糊模型. 其次, 基于令牌依赖的分段李雅普诺夫函数理论, 设计了隶属函数–令牌联合依赖的终端约束集, 并将其嵌入在线优化问题中以求解反馈增益矩阵. 此外, 通过阶梯隶属函数逼近连续隶属函数, 并引入基于隶属函数形状信息的线性矩阵不等式约束, 在兼顾T-S模糊系统非线性特性与轮询通信协议特点的前提下, 推导出保证系统渐近稳定性与算法递归可行性的充分条件. 最后, 通过仿真实验验证了所提出的轮询通信协议下隶属函数依赖T-S模糊预测控制策略的有效性.

【关键词】

模型预测控制; Takagi-Sugeno(T-S)模糊系统; 轮询通信协议; 阶梯隶属函数; 隶属函数–令牌联合依赖; 分段李雅普诺夫函数

【引用格式】

董钰莹, 黄朕荣, 高晨曦. 轮询通信下基于隶属函数优化的T-S模糊模型预测控制. 控制理论与应用, 2026, 43(5): 979 – 988

【全文链接】

http://jcta.alljournals.ac.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA250302&flag=1

基于采样数据的多智能体系统预设时间保序一致性

【作者】

翟文彪, 李宏鹏, 贾新春, 王忠宝

【摘要】

本文研究了基于采样数据的多智能体系统(MASs)预设时间保序一致性问题, 其中考虑了无领导者与领导–跟随MASs. 为避免智能体之间连续通信, 节约有限的计算资源, 本文将采样机制引入MASs预设时间保序一致性中.首先, 通过权重向量, 将智能体由多维转化为一维, 并对其初始状态排序; 其次, 在预设时间前后对智能体采取不同采样周期, 减少通信带宽的占用; 然后, 根据单调系统理论, 提出基于时基生成器(TBG)和采样数据的预设时间保序控制器. 使用李雅普诺夫稳定性理论与代数图论, 得到MASs预设时间保序一致性充分条件, 并给出预设时间前后采样周期上界的显式表达式; 最后, 通过仿真示例验证了理论结果的有效性.

【关键词】

多智能体系统; 预设时间保序一致性; 采样机制

【引用格式】

翟文彪, 李宏鹏, 贾新春, 等. 基于采样数据的多智能体系统预设时间保序一致性. 控制理论与应用, 2026, 43(5): 1001 – 1010

【全文链接】

http://jcta.alljournals.ac.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA240357&flag=1

具有隐私保护的多智能体系统自适应分布式优化控制

【作者】

李芮, 杨洪勇, 潘龙硕

【摘要】

本文研究了具有隐私保护的多智能体系统分布式优化问题. 在实际应用中, 多智能体系统经常面临隐私泄露的风险, 本文构造了一个状态加密函数, 用于保护相互通信的智能体之间的信息安全, 防止信息泄露; 设计了自适应控制参数, 利用智能体之间的状态差异动态调整通信权重, 加快系统的收敛速度. 假设系统的全局目标函数是所有智能体的局部目标函数之和, 构造了目标函数的梯度跟踪方法, 对平均梯度和进行局部估计. 提出了一个分布式优化控制算法, 在没有全局信息的情况下, 智能体利用局部信息即可实现全局最优. 通过对系统的性能进行分析,研究表明该方法能够保护多智能体系统的数据隐私, 同时使得系统的运动轨迹快速收敛至目标函数的最优解. 最后, 通过仿真实验, 验证了隐私保护方法和分布式控制协议的有效性.

【关键词】

多智能体系统; 分布式优化; 隐私保护; 自适应控制; 梯度跟踪

【引用格式】

李芮, 杨洪勇, 潘龙硕. 具有隐私保护的多智能体系统自适应分布式优化控制. 控制理论与应用, 2026, 43(5): 1011 – 1022

【全文链接】

http://jcta.alljournals.ac.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA240646&flag=1

具有奇异输入输出链路的不确定互联非线性系统分散漏斗控制

【作者】

刘玉发, 刘海, 刘勇华, 赵曜, 苏春翌

【摘要】

研究了一类具有奇异输入输出链路的不确定互联非线性系统的分散跟踪控制问题. 与高阶非线性系统相比, 本文考虑的非线性系统具有奇异输入输出链路, 无需包含幂次函数结构, 使得增加幂次积分法无法直接用于该系统的反馈控制设计. 为解决该控制问题, 本文结合反推技术和极限定义, 提出了一种基于双边障碍函数的分散漏斗控制策略. 具体而言, 通过引入双边障碍函数, 在无需知晓系统函数先验知识的条件下, 确保了闭环系统的预设跟踪性能; 同时, 援用极限定义, 解决了系统中奇异输入输出链路带来的技术挑战. 仿真实例验证了该控制算法的有效性.

【关键词】

互联非线性系统; 奇异输入输出链路; 输出跟踪; 漏斗控制; 双边障碍函数

【引用格式】

刘玉发, 刘海, 刘勇华, 等. 具有奇异输入输出链路的不确定互联非线性系统分散漏斗控制. 控制理论与应用, 2026, 43(5): 1052 – 1060

【全文链接】

http://jcta.alljournals.ac.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA240459&flag=1

面向扰动抑制的参数调节机制与模糊抗扰PID控制方法

【作者】

聂卓赟, 徐浩棋, 高志强, 刘瑞娟

【摘要】

针对控制系统的参数实时调节问题, 本文提出了一种面向扰动抑制的PID参数调节机制, 并形成一种模糊抗扰PID控制方法. 为了明确参数调节对总扰动的影响, 采用对象重构方法建立了总扰动的显式描述; 通过分析总扰动到误差的摄动通道, 建立了摄动通道的增益、带宽参数对跟踪误差的调节机制; 进一步将这种调节机制转化为抗扰PID参数调节的模糊规则, 形成一类模糊抗扰PID控制新方法. 理论分析和仿真结果表明, 所提方法克服了传统模糊PID在一致性与通用性上的缺陷, 能适用于多类工业对象, 在控制系统的抗扰性能提升上具有显著效果.

【关键词】

总扰动; 抗扰PID; 误差摄动通道; 抗扰型模糊规则

【引用格式】

聂卓赟, 徐浩棋, 高志强, 等. 面向扰动抑制的参数调节机制与模糊抗扰PID控制方法. 控制理论与应用, 2026, 43(5): 1070 – 1078

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA240432&flag=1

基于互质分解的控制系统可重构性评价

【作者】

刘凯, 符方舟, 屠园园

【摘要】

可控性Gramian矩阵是评价控制系统可重构性的重要工具, 能够有效反映系统对故障的自主恢复能力. 然而, 对于工程中常见的开环不稳定系统, 传统的基于Lyapunov方程的Gramian矩阵求解方法存在固有局限性: 既无法保证方程有解, 其所求结果也与真实的Gramian矩阵存在本质差异. 为此, 本文提出了一种基于互质分解的求解方法: 依据 Riccati 方程的解设计状态反馈, 构建含有内分母的互质分解形式, 而后通过求解闭环稳定系统的Lyapunov方程即可获得与原系统等价的可控性Gramian矩阵. 在此基础上, 利用可控性Gramian矩阵对该类控制系统的可重构性进行量化评价, 并以卫星姿态控制系统为例验证了所提方法的有效性.

【关键词】

开环不稳定系统; 可重构性; Gramian矩阵; 互质分解; Riccati方程

【引用格式】

刘凯, 符方舟, 屠园园. 基于互质分解的控制系统可重构性评价. 控制理论与应用, 2026, 43(5): 1093 – 1100

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA240500&flag=1

有向切换拓扑下异构多智能体系统分层容错跟踪控制

【作者】

肖舒怡, 阎高伟, 黄鑫, 李荣

【摘要】

针对有向切换拓扑下具有执行器故障的异构多智能体系统, 本文提出一种新的完全分布式容错跟踪控制方案. 为了消除现有分布式容错控制结果中无法避免故障传播的现象, 引入具有虚拟协同层和实际物理层双层结构的分层控制框架. 首先, 为每一个跟随者设计不依赖于全局拓扑信息的虚拟参考系统; 其次, 为了减轻切换拓扑和执行器故障对下层跟踪误差瞬态性能的影响, 基于一组对称正定矩阵构造时变分段矩阵, 在此基础上提出分段广义受限能量函数, 进而利用虚拟层提供的信息, 给出依赖于时变性能边界的自适应更新律和容错跟踪控制方案, 以约束下层跟踪误差的范数在预定义的时变性能边界之内; 最后, 仿真结果验证了所提方法的有效性.

【关键词】

异构多智能体; 容错控制; 分段广义受限能量函数; 有向切换拓扑; 分层控制

【引用格式】

肖舒怡, 阎高伟, 黄鑫, 等. 有向切换拓扑下异构多智能体系统分层容错跟踪控制. 控制理论与应用, 2026, 43(5): 1101 – 1112

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA240313&flag=1

严格反馈非线性系统的自适应最优预设时间跟踪控制

【作者】

张文广, 闫瑾, 段纳

【摘要】

针对一类具有时间响应约束和考虑指定性能的不确定严格反馈非线性系统, 本文提出了一种自适应最优预设时间跟踪控制方法. 给出了控制器满足一类仿射形式的非线性系统实际最优预设时间稳定性的充分条件. 在此基础上, 通过引入神经基函数和合适的低通滤波器, 构建了适用于该类严格反馈非线性系统的最优预设时间跟踪控制器. 提出了一种新颖的自适应算法以调节神经网络权重范数的上界估值, 使得在被控系统受扰的情况下实现任意设定跟踪误差的稳定时间. 证明了所提出的控制策略不仅能在预设的时间内稳定闭环系统, 还可最小化特定性能指标. 利用两个仿真例子验证了所提控制策略的有效性.

【关键词】

跟踪控制; 严格反馈非线性系统; 最优控制; 预设时间稳定性

【引用格式】

张文广, 闫瑾, 段纳. 严格反馈非线性系统的自适应最优预设时间跟踪控制. 控制理论与应用, 2026, 43(5): 1113 – 1122

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA240277&flag=1

基于量测置信引导的渐进高斯滤波融合方法

【作者】

杨旭升, 赵鑫微, 张文安, 章东平, 来晓

【摘要】

针对复杂量测噪声下分布式融合估计问题, 本文提出了一种基于量测置信引导的渐进高斯滤波融合方法.首先, 采用卡方检验法对多传感器量测进行置信分类, 以满足复杂量测噪声的分类处理要求. 其次, 设计渐进更新过程的交互控制策略来实现局部估计的间接补偿, 同时, 基于假设检验方法给出噪声协方差的保守上界, 以获得保守性的局部估计. 此外, 利用QR分解方法导出平方根型局部滤波方法, 以保证协方差的正定性以及提高对数值计算误差的稳定性. 最后, 设计异步状态融合估计方法来实现分层分类融合估计. 通过仿真结果验证了所提方法的有效性.

【关键词】

渐进高斯滤波; 卡尔曼滤波器; 分布式融合估计; 量测不确定性

【引用格式】

杨旭升, 赵鑫微, 张文安, 等. 基于量测置信引导的渐进高斯滤波融合方法. 控制理论与应用, 2026, 43(5): 1123 – 1132

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA240367&flag=1

结语

回望本期所汇集的九篇论文, 它们从不同维度切入, 共同勾勒出一幅应对复杂系统挑战的控制理论新图景. 无论是面对网络化环境中由轮询通信与采样数据带来的信息非连续, 还是处理奇异链路、严格反馈等结构复杂性, 亦或是平衡隐私安全与协同优化的双重诉求, 研究者们并未止步于传统方法的修补, 而是致力于底层逻辑的革新与性能边界的突破.

从隶属函数优化与模糊预测的深度融合, 到预设时间收敛与保序一致性的精准刻画; 从互质分解视角下的可重构性评价, 到量测置信引导的多源信息融合, 这些成果不仅在理论上完善了稳定性分析与优化算法设计, 更为高可靠飞行控制、智能电网调度、工业集群协同等关键领域提供了坚实的方法论支撑.

复杂环境既是挑战, 也是创新的源泉. 控制学科正以前所未有的广度与深度, 与人工智能、信息安全和数据科学交叉融合, 推动系统决策由"被动适应"走向"主动智能". 期待这些探索能激发更多关于鲁棒性、安全性与自主性统一的研究思考, 也期待理论与应用的桥梁在未来更加通畅.

感谢各位作者的倾力奉献与审稿专家的严谨把关. 希望本期虚拟专刊能为广大读者带来启发, 并助力复杂系统控制与智能决策领域迈向新的高度.

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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