复杂动态网络下基于多重一致性滤波的分布式观测器设计

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903017
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0303.系统建模理论与仿真技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The design of distributed observers is an interdisciplinary at the cross-point of multi-agent systems and multi-source information fusion, which proposes a new research paradigm on the analysis and prediction of the operation of the complex systems. At present, most of the design algorithms of distributed observers are based on complex high-dimensional linear matrix inequality, which constrains its application in real engineering system causing by the complicated and conservative calculation process. By introducing some auxiliary variables basing on sampling mechanism, this project aims to establish framework of distributed observers with multiple consensus filtering. By analyzing the design schemes of distributed observers with fixed networks, dynamical networks and nonlinear systems step by step, this project will reveal the internal mechanism of reducing complexity and conservatism of parameters design determined by multiple consensus filtering, find the influence of complex dynamical networks on the parameters of observers and convergence performance, and adaptation method to deal with the global detectable condition in nonlinear systems. The design algorithm of parameters and analysis procedure of tracking performance will be both greatly simplified,which lays important foundation for the control and intervention of complex systems with incomplete states information. The applicant has published 7 IEEE Transactions papers and 1 ESI highly cited paper on the distributed observation and control, and possesses the research basis to complete this project.
分布式观测器设计是由多自主体系统和多源信息融合交叉形成的研究课题,为分析和预测复杂系统的运行提供了一类新的研究范式。目前大部分的分布式观测器设计算法都是基于复杂的高维线性矩阵不等式,参数求解过程复杂且有一定的保守性,限制了其在实际工程系统中的应用。本项目旨在通过引入基于采样机制的辅助变量,建立基于多重一致性滤波的分布式观测器框架。通过循序渐进的研究静态网络、动态网络、以及非线性系统三种情形下的分布式观测器设计方案,揭示多重一致性滤波降低参数选取复杂度和保守性的内在机理,发现复杂动态网络对观测器参数及收敛性能的影响,寻找非线性系统全局可检条件的适配方法。分布式观测器参数设计算法和跟踪性能分析过程都会得到简化,为状态信息不完备情形下复杂系统的控制干预奠定重要基础。目前申请人在分布式观测与控制方向已经发表IEEE汇刊长文7篇,ESI高被引论文1篇,具备了完成本项目的研究基础。

结项摘要

为了克服传统的分布式观测器设计算法依赖于求解复杂的线性矩阵不等式这一瓶颈,本项目基于线性变换和代数图论方法,设计了结构简单、参数易于求解的分布式观测器。具体的,针对几类切换网络下的非线性系统的协同编队问题,结合多Lyapunov函数、扩张状态观测器等方法,研究了基于分布式观测器的事件触发控制器设计问题,得到了编队误差有界的充分条件。针对一类分布式观测器的对偶问题,在执行器饱和约束的条件下,基于低增益控制方法,设计了控制器参数,给出了一致性误差半全局收敛的充分条件。最后,将我们的结果拓展应用到航天器交汇对接、多弹协同估计与制导问题中。在本项目的成果支持下,负责人获得2022年中国指挥与控制学会青年科学家奖。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
Observer-based event-triggered formation control of multi-agent systems with switching directed topologies
基于观察者事件触发的具有切换定向拓扑的多智能体系统编队控制
  • DOI:
    10.1109/tcsi.2021.3134816
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuits and Systems I- Regular Papers
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guoliang Zhu;Kexin Liu;Haibo Gu;Weilin Luo;Jinhu Lü
  • 通讯作者:
    Jinhu Lü
Optimizing constrained guidance policy with minimum overload regularization
通过最小过载正则化优化约束指导策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Weilin Luo;Lei Chen;Kexin Liu;Haibo Gu;Jinhu Lü
  • 通讯作者:
    Jinhu Lü
Spacecraft proximity maneuvering and rendezvous with collision avoidance based on reinforcement learning
基于强化学习的航天器接近机动与避碰交会
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Qingyu Qu;Kexin Liu;Wei Wang;Jinhu Lü
  • 通讯作者:
    Jinhu Lü
Semiglobal consensus of a class of heterogeneous multi-agent systems with saturation
一类饱和异构多智能体系统的半全局共识
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Kexin Liu;Haibo Gu;Wei Wang;Jinhu Lü
  • 通讯作者:
    Jinhu Lü

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其他文献

哺乳期大鼠乳腺组织促甲状腺激素受体的表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中华地方病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武卯富;申红梅;刘克新;孙宇
  • 通讯作者:
    孙宇
西藏拉萨市大气气溶胶~(10)Be及其季节变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄杰;沈承德;康世昌;丛志远;刘克新;刘立超;王伟
  • 通讯作者:
    王伟
不同碘营养水平对妊娠期大鼠母体碘代谢的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国地方病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董瑞强;WANG Xue-jiao;SHEN Hong-mei;LIU Li-xiang;WU Mao-fu;LIU Ke-xin;WAN Si-yuan;SUN Yu;王雪娇;申红梅;刘丽香;武卯富;刘克新;万思源;孙宇;DONG Rui-qing
  • 通讯作者:
    DONG Rui-qing
拉萨市气溶胶中碳同位素的组成及季节变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄杰;丛志远;康世昌;刘克新;刘立超;沈承德
  • 通讯作者:
    沈承德
珠江水体悬浮物的表观年龄与流域侵蚀
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李宁利;沈承德;郭治兴;王宁;魏秀国;刘克新;丁平;汪福顺
  • 通讯作者:
    汪福顺

其他文献

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AI技术路线图

刘克新的其他基金

工业互联网全要素协同管控与决策关键问题研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    258 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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