随机系统输出反馈预测控制理论及算法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61374110
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

With consideration of the fact that actual systems are often influenced by stochastic factors and of partial unmeasured system states, this project studies the design method of output feedback model predictive control (MPC) for stochastic systems. The goal is to develop the theory and general framework of the output feedback MPC for stochastic systems. The project selects two typical stochastic systems as the target systems, i.e. stochastic multiplicative uncertainty + perturbed system and Markov uncertainty + perturbed system. By using the results and methods of MPC qualitative theory, stochastic processes theory, optimization theory and constrained control theory, the project will explore the methods to guarantee system constraints under a probability, estimate and predict the system states, as well as handle disturbances. Based on these methods, the system probability characteristic will be fully utilized to design the output feedback MPC, which will reduce the conservativeness and ensure the closed-loop system stochastic stable. Furthermore, in order to make it practical, the efficient algorithms of output feedback MPC for stochastic systems will be also developed and the experimental results will be used to test the effectiveness of the proposed algorithms. Since the main study work is about how to make full use of the random characteristics when developing the synthesis approach of output feedback model predictive control, compared with the robust MPC, the resulted approach will be able to reduce the design conservativeness and improve the effectiveness. It not only has the important academic value, but also can provide the more effective constrained optimal control or planning methods to related fields, which will promote the popularization and application of model predictive control.
本项目针对实际系统往往受到随机因素影响,且状态不完全可测的情况,研究随机系统输出反馈预测控制器的设计方法,旨在针对随机系统提出完整的输出反馈预测控制设计理论和框架。项目选取两类典型系统,即乘型+扰动系统和Markov+扰动系统,借鉴预测控制定性综合理论成果、随机过程理论、优化理论以及约束控制理论,探索随机系统概率条件下系统约束处理和满足机制、系统状态估计方法以及外界扰动处理方法;以此为基础,探索如何在保证随机系统闭环概率稳定的前提下,有效利用概率特征设计输出反馈预测控制器,降低设计的保守性;进而,从实际实施出发,研究输出反馈预测控制器的高效算法,并通过实验研究检验项目成果的有效性。本项目由于充分着眼于系统随机特征的利用,故可以克服已有鲁棒预测控制设计的保守性,提高设计的可行性,这一研究不仅具有重要学术价值,而且可以为相关领域提供更为有效的约束优化控制和规划方法,促进预测控制的推广应用。

结项摘要

不确定系统的预测控制,通常是采用鲁棒方法。但实际应用中,不确定系统往往符合一定的统计规律。这类系统如果采用鲁棒方法,则存在较大的保守性。因此,本项目是针对原有鲁棒预测控制设计对于不确定性具有概率特征系统的不足,并结合系统输出反馈的结构特点,面向乘型参数不确定系统和Markov跳变系统以及加型噪声系统,提出研究其输出反馈预测控制的综合方法。为此,我们主要针对乘型和Markov系统以及加型噪声系统,提出了多步概率控制集和扰动概率集的定义、设计条件和设计方法及其改进设计方法;在此基础上,结合tube技术,项目发展了完整的随机系统输出反馈预测控制器的综合设计方法;在理论研究的基础上,我们将理论研究的成果,结合智能交通网络系统和污水处理系统等实际对象,研究了理论方法的应用技术以及软测量技术。通过本项目的研究,我们建立了比较完整的概率预测控制的设计思路和框架,并为理论成果的实际应用提供了算法基础。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(27)
专利数量(2)
Improved model prediction and RMPC design for LPV systems with bounded parameter changes
改进了具有有限参数变化的 LPV 系统的模型预测和 RMPC 设计
  • DOI:
    10.1016/j.automatica.2013.09.024
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Automatica
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zheng Pengyuan;Li Dewei;Xi Yugeng;Zhang Jun
  • 通讯作者:
    Zhang Jun
Model Predictive Control with Feedforward Strategy for Gas Collectors of Coke Ovens
焦炉煤气收集器的前馈策略模型预测控制
  • DOI:
    10.1016/j.cjche.2014.05.013
  • 发表时间:
    2014-07
  • 期刊:
    Chinese Journal of Chemical Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Li Kai;Li Dewei;Xi Yugeng;Yin Debin
  • 通讯作者:
    Yin Debin
Constrained predictive control synthesis for quantized systems with Markovian data loss
具有马尔可夫数据丢失的量化系统的约束预测控制综合
  • DOI:
    10.1016/j.automatica.2015.03.016
  • 发表时间:
    2015-05
  • 期刊:
    Automatica
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Yuanyuan Zou;James Lam;Yugang Niu;Dewei Li
  • 通讯作者:
    Dewei Li
A new active learning strategy for soft sensor modeling based on featureapproximation and confidence evaluation
基于特征逼近和置信度评估的软测量建模新主动学习策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Qifeng Tang;Dewei Li;Yugeng Xi
  • 通讯作者:
    Yugeng Xi
Convergence Analysis and Digital Implementation of a Discrete-Time Neural Network for Model Predictive Control
模型预测控制离散时间神经网络的收敛性分析和数字实现
  • DOI:
    10.1109/tie.2014.2316250
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Lu Yang;Li Dewei;Xu Zuhua;Xi Yugeng
  • 通讯作者:
    Xi Yugeng

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其他文献

模型预测控制——现状与挑战
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    --
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    2013
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  • 作者:
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平壁液滴静态铺展影响因素的研究
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电磁旋流水口连铸技术对小方坯凝固组织形貌和宏观偏析的影响
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  • 作者:
    吴春雷;李德伟;朱晓伟;王强;Oleks;r Tretiak;雷洪
  • 通讯作者:
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龙门山构造带壳幔电性结构特征及其与汶川、芦山强震关系
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    郭紫明

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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

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          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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