[00660440]通信受限下网络化动态系统性能分析与控制

该项目属于通信与控制领域的核心基础理论研究。以网络化动态系统为核心的相关技术成为中国信息化和工业快速发展的助推器，随着制造业和互联网融合迅速发展，正在成为支撑和引领全球新一轮产业变革的技术核心体系。然而，集成了通信、控制、传感、计算能力的网络化动态系统对网络运行质量提出更高的要求，网络诱导现象多元性、复杂性，网络信息缺失性给系统性能分析、控制带来了巨大困难。传统理论与方法无法满足网络化动态系统稳定、低耗运行的重大需求，迫切需要发展面向网络化动态系统的新理论与新方法。 为突破通信受限给系统控制和分析带来的瓶颈，在国家自然科学面上项目、青年项目及军委装备发展部装备预研领域基金等资助下，项目组历时十余年，从网络特性、动态性能和系统控制三个方面对网络化动态系统的若干关键问题进行了深入系统研究，建立了一套完整的网络化动态系统控制理论与方法体系。主要科学发现如下： 科学发现点一：对网络传输机理特性进行深入分析。该项目首次提出了更具通用性的网络诱导因素演化模型，通过严格的动力演化分析，构造网络诱导现象演化分析方法体系，建立一套不完全信息网络化系统控制、滤波性能和故障诊断的定量分析和设计方法。 科学发现点二：对动态性能进行深入分析。该项目首次提出了基于能量的频域分析方法来研究网络化动态系统稳定性，并且得到网络化动态系统稳定条件的显示表达式，突破了传统网络化动态系统稳定性控制难题，首次提出了基于频域法得到通信受限下网络化动态系统性能极限的显示表达式。 科学发现点三：对系统控制策略进行深入分析。该项目首次针对遭受更加隐蔽、复杂多样和规模化不良网络效应的网络化动态系统，提出了在节约网络资源下的集中式和分布式两套全新的基于观测器的事件触发控制策略。重点分析了具有网络诱导的分布时滞和信道衰减的随机跳变特性网络系统的异步保成本控制以及多智能体网络系统基于观测信息一致性问题。 该项目共发表论文140余篇，SCI检索120篇(IEEE Transactions、Automatica42篇)。5篇代表论著包括科学出版社出版专著1部和4篇国内外权威学术期刊论文，其中3篇IEEE汇刊论文全部入选ESI高被引和热点论文，3篇IEEE汇刊论文Google学术他引611次，SCI引用总计448次，SCI核心他引总计384次；单篇最高SCI核心引用257次，SCI核心他引236次；代表性专著已经销售3000多册，获2019年度湖北省黄石市第五届自然科学学术成果论著奖。5篇代表作得到了世界各国40多位院士和IEEE Fellow的肯定与引用，被国际同行评价为“a novel design method、effective control strategies、the most major concerns、an effective fault detection filter、two novel和beneficial”等。 该项目关于复杂网络诱导因素演化分析的研究成果，应用于网络化挠性航天器，根本解决了外部扰动、执行器力矩受限、不完全信息网络等复杂环境下，挠性航天器有限频率主动振动抑制控制及有限时间协同编队容错控制问题，通过空间模拟实验平台验证，有效抑制非线性、强挠性及网络化环境影响；该项目关于性能极限的研究成果，应用于湖北三丰机器人有限公司生产的多机器人的智能精准焊接中；该项目关于网络化动态系统事件触发控制，应用于多车系统，在复杂动态环境下，有效实现了自动避障、路径规划及多车协同控制，并建立基于云辅助的网络化车辆控制系统实物仿真平台，完成无人驾驶车辆控制系统的自主研发与系统设计，实现了多场景L4-L5级无人驾驶功能，率先完成了5G多车协同控制测试。 项目第一完成人先后主持国家面上基金、青年基金、湖北省杰出青年基金、湖北省青年英才基金和中国博士后基金等10余项，入选“湖北省五一劳动奖章”、“湖北省优秀共产党员”、“湖北省师德先进个人”、“湖北省黄石市突出贡献专家”和“湖北省黄石市科技创新先进个人”等荣誉；第二完成人先后主持国家面上基金、青年基金、装备预研共用技术和领域基金等20余项，入选科技部中青年科技创新领军人才、上海市优秀学术带头人、上海曙光学者、上海浦江人才，第三完成人主持国家自然科学优秀青年基金、面上、青年基金等10余项，入选教育部长江学者青年学者、香江学者、上海曙光学者和上海浦江人才等。