基于自适应动态规划理论的事件触发机制与控制律一体化设计

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903028
  • 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:
    F0301.控制理论与技术
  • 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

With the networked, distributed and intelligent development of the complex control system, the influence of constrained computation ability and limited communication resources on control system performance become increasingly prominent. Therefore, optimization of data perception and intelligent control strategy attracted increasing attention. Improvement of data perception efficiency based on the event-triggered mechanism (ETM) and optimization of decision process by adaptive dynamic programming (ADP) theory is playing an important role. However, existing ETM designs depend on not only the exact model of systems but also the controller with predetermined structure and parameters. The separated design of ETM and controller severely restricts its application. This project aims to propose a co-design scheme to implement “efficient precise perception” and “intelligent optimal decision” based on data-driven approach and the combination of ETM with ADP theory, in order to achieve efficient use of communication resources comprehensive optimization of control performance. The details of this project are as follows..1. This project will propose a synchronous ETM based on the data-driven Q-learning algorithm;.2. Based on the state observer design, an asynchronous ETM will be developed;.3. For the coordinate control problem of multi-agent systems, a distributed self-triggered mechanism will be presented. .This project will provide new research and theoretical methods for control and optimization of large-scale complex dynamical systems, and has great theoretical significance and broad application prospect.
随着复杂控制系统的网络化、分布化和智能化发展,计算能力和通信资源受限对控制系统性能的影响日渐突出,优化系统信息感知和智能决策过程成为研究热点。以事件触发机制(ETM)提高感知效率,以自适应动态规划(ADP)优化决策过程成为重要的研究方向。然而已有的ETM设计方法不仅依赖被控对象的精确模型,也需要预先给定控制器的结构与参数,感知和决策的分离式设计严重限制着其应用。本项目采用“高效精确感知”和“智能优化决策”的一体化设计思想,以数据驱动为主要形式,将ETM和ADP有机结合,实现资源的高效利用和控制性能的全面优化。研究内容包括:.1.基于数据驱动Q学习方法的同步式ETM设计方法;.2.基于状态观测器理论的异步式ETM设计方法;.3.面向多智能体系统协同控制的分布式自触发控制器设计方法。.本项目的研究成果将为大规模复杂系统的控制和优化提供新的研究模式和理论方法,具有重要的理论意义和广阔的应用前景。

结项摘要

近年来,随着人工智能理论与应用的快速发展,强化学习/自适应动态规划方法在智能决策方面卓越的性能受到了广泛的关注。本项目针对复杂非线性动力学系统的调度、优化与控制等关键科学问题,将自适应动态规划方法与事件触发采样机制进行有机结合,为实现高性能自学习优化控制奠定理论基础。首先,研究了数据驱动控制性能在线优化方法,避免了优化控制算法对于系统模型先验信息的依赖,进而实现了数据驱动无模型在线优化与控制算法,相关成果发表于:IEEE TNNLS、IEEE TSMC、IEEE TCYB等国内外重要学术期刊。其次,针对通信约束条件下动态系统控制与优化问题,提出了静态事件触发控制律和动态事件触发控制律设计方法,建立了完善的事件触发控制器设计和性能优化的理论体系,为复杂动态系统的通信资源优化利用与控制性能优化设计提供了新的方法和技术,相关成果发表于:IEEE TNNLS、IEEE TCYB等国内外重要学术期刊。此外,研究了面向输入输出约束的控制与优化方法,综合考虑了外部干扰、系统不确定性和输入限制影响的非线性鲁棒控制器设计,相关成果发表于:IEEE TNNLS、IJRNC等国内外重要学术期刊。总体而言,基于本项目参与人员共计发表论文28篇,包括20篇SCI论文和8篇EI论文,指导学生获得了2项学术奖励,培养研究生5名,顺利完成了项目目标和指标。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
Adaptive Fuzzy Leader-Follower Synchronization of Constrained Heterogeneous Multiagent Systems
约束异构多智能体系统的自适应模糊主从同步
  • DOI:
    10.1109/tfuzz.2020.3021714
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Fuzzy Systems
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Yongliang Yang;Cheng-Zhong Xu
  • 通讯作者:
    Cheng-Zhong Xu
Dynamic Intermittent Feedback Design for H∞ Containment Control on a Directed Graph
有向图上 H 遏制控制的动态间歇反馈设计
  • DOI:
    10.1109/tcyb.2019.2933736
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Cybernetics
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Yongliang Yang;Hamidreza Modares;Kyriakos G Vamvoudakis;Yixin Yin;Donald C Wunsch
  • 通讯作者:
    Donald C Wunsch
Hamiltonian-driven adaptive dynamic programming for mixed H2/H∞ performance using sum-of-squares
使用平方和的哈密顿驱动自适应动态规划实现混合 H2/H™ 性能
  • DOI:
    10.1002/rnc.5341
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Robust and Nonlinear Control
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yongliang Yang;Majid Mazouchi;Hamidreza Modares
  • 通讯作者:
    Hamidreza Modares
Sparse online kernelized actor-critic Learning in reproducing kernel Hilbert space
再生内核希尔伯特空间中的稀疏在线内核化演员批评家学习
  • DOI:
    10.1007/s10462-021-10045-9
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    ARTIFICIAL INTELLIGENCE REVIEW
  • 影响因子:
    12
  • 作者:
    Yang Yongliang;Zhu Hufei;Zhang Qichao;Zhao Bo;Li Zhenning;Wunsch Donald C.
  • 通讯作者:
    Wunsch Donald C.
Robust adaptive control of uncertain nonlinear systems with unmodeled dynamics using command filter
使用命令滤波器对未建模动态的不确定非线性系统进行鲁棒自适应控制
  • DOI:
    10.1002/rnc.5717
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Robust and Nonlinear Control
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yongliang Yang;Liqiang Tang;Wencheng Zou;Da-Wei Ding
  • 通讯作者:
    Da-Wei Ding

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Source Tracking and Risk Assessment of Pharmaceutical and Personal Care Products in Surface Waters of Qingdao, China, with Emphasis on Influence of Animal Farming in Rural Areas
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  • 通讯作者:
    杨永亮
新江湾城开发区表层土壤中有机氯农药和多氯联苯的分布特征
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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卧龙巴郎山地区夏、冬两季土壤中有机氯农药和低氯代多氯联苯的海拔高度分布
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  • 作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    杨永亮;耿存珍;李明伦;楼迎华
  • 通讯作者:
    楼迎华

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面向多约束的复杂非线性系统安全自主控制与优化方法研究
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    62373039
  • 批准年份:
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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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