基于部分时滞反馈信息的大规模系统分析和设计

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61503351
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    21.0万
  • 负责人：
    张传科
  • 依托单位：
    中国地质大学（武汉）
  • 学科分类：
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

This project aims at developing a novel method of stability analysis and robust control design for a large-scale system controlled by a few delayed feedback signals by considering the tradeoff between conservativeness and calculation complexity. ..For the concerned system, a modelling method based on the dividing of delayed and current state vectors will be firstly investigated after anlyzing the characteristics of delayed signals and their influences on system states. For the stability problem, how to construct a mixed functional by combining two types of state vectors and how to estimate the functional and its derivative will be investigated, then the relationship between the time delay and the system stability will be revealed and thus delay-dependent stability criteria will be derived. For the robust design problem, the construction of the closed-loop system equipped with a dynamic output feedback controller or a PID controller will be investigated at first, then the relationship among the controller parameters, the time delay, and the system stability and robust performance will be considered to develop the design conditions and the tuning algorithms for the robust controller parameters. Finally, the application of the proposed method to analyze and design load frequency control for power systems will be carried out to illustrate its effectiveness and advantages...This project will develop a novel and effective method to investigate the large-scale system controlled by a few delayed feedback signals and also provide a new idea of extending the theoretical results for time-delay systems into solving the practical problems. This greatly shows the significant contributions of the project to both theoretical research and practical application.
本项目针对基于部分时滞反馈信息的大规模控制系统，研究一种兼顾结果保守性与计算复杂度的时滞相关稳定分析和鲁棒控制设计新方法。通过分析远程时滞反馈信号的特点及其对系统状态的影响，研究时滞状态量与非时滞状态量分离的模型描述方法；结合两类状态信息，探讨一种混合Lyapunov泛函的构造方法，寻找合适的泛函及其导数的估计方法，研究通信时滞与系统稳定性之间的内在关系，建立系统的时滞相关稳定性条件；构建基于动态输出反馈控制器或PID控制器的系统闭环结构，寻找控制器参数、时滞与系统稳定性和鲁棒性能之间的关系，提出控制器的设计条件和整定算法；通过电力系统负荷频率控制问题的分析和设计，探讨所提分析和设计方法的应用。本项目的研究可望为基于部分时滞反馈信息的大规模系统分析和设计提供一种新颖的和有效的方法，并为现有时滞系统理论用于解决实际问题提供一种新思路，具有重要的科学意义和应用价值。

结项摘要

实际控制系统中存在一类由多个子系统经互联而成的大规模系统，并引入少量的子系统间控制回路以提高系统性能，这类闭环控制系统可建模为一类具有少量时滞状态的时滞系统模型，若仍用现有时滞系统理论方法对其进行研究，则会因系统维数过高导致计算过于复杂或结果过于保守。.本项目针对上述控制系统，研究一种兼顾结果保守性与计算复杂度的时滞相关性能分析与设计方法。首先，通过分析时滞特征，提出了能保留时滞信息且能简化分析的模型重构方法；接着，对于重构后的时滞子系统，提出了新型Lyapunov 泛函/函数及其导数/差分估计方法，获得了一系列保守性较低且复杂度适中的分析与设计方法；最后，面向智能电网的频率波动问题，结合所提理论方法，提出了负荷频率控制系统的分析和设计方法，提供了保证电网频率稳定的可行方案，同时亦验证了理论方法的有效性。.在项目执行期内，项目组发表或录用学术论文共计24篇（包括控制领域国际顶级期刊Automatica和IEEE TAC论文5篇，其它IEEE汇刊论文5篇），发表论文被SCI检索17篇（另有3篇被SCI源刊录用），被SCI引用370次，入选ESI高被引论文4篇；项目负责人入选湖北省“楚天学者计划”楚天学子，获批国家自然科学基金面上项目；项目组培养研究生5人，获研究生国家奖学金4人次。

项目成果

期刊论文数量（20）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（4）
专利数量（0）
Stability analysis of Lur'e systems with additive delay components via a relaxed matrix inequality
  • DOI：
    10.1016/j.amc.2018.01.009
  • 发表时间：
    2018-07
  • 期刊：
    Applied Mathematics and Computation
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Long Fei;Zhang Chuan-Ke;He Yong;Jiang Lin;Wang Qing-Guo;Wu Min
  • 通讯作者：
    Wu Min
An improved summation inequality to discrete-time systems with time-varying delay
时变时滞离散时间系统的改进求和不等式
  • DOI：
    10.1016/j.automatica.2016.07.040
  • 发表时间：
    2016-12
  • 期刊：
    Automatica
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Chuan-Ke Zhang;Yong He;Lin Jiang;Min Wu
  • 通讯作者：
    Min Wu
Stability analysis of recurrent neural networks with interval time-varying delay via free-matrix-based integral inequality
基于自由矩阵积分不等式的间隔时变时滞循环神经网络稳定性分析
  • DOI：
    10.1016/j.neucom.2016.04.052
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Neurocomputing
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Wen-Juan Lin;Yong He;Chuan-Ke Zhang;Min Wu;Meng-Di Ji
  • 通讯作者：
    Meng-Di Ji
An extended reciprocally convex matrix inequality for stability analysis of systems with time-varying delay
时变时滞系统稳定性分析的扩展互凸矩阵不等式
  • DOI：
    10.1016/j.automatica.2017.07.056
  • 发表时间：
    2017-11
  • 期刊：
    Automatica
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Zhang Chuan-Ke;He Yong;Jiang Lin;Wu Min;Wang Qing-Guo
  • 通讯作者：
    Wang Qing-Guo
Further robust stability analysis for uncertain Takagi-Sugeno fuzzy systems with time-varying delay via relaxed integral inequality
通过松弛积分不等式对时变时滞不确定Takagi-Sugeno模糊系统进一步鲁棒稳定性分析
  • DOI：
    10.1016/j.ins.2017.05.017
  • 发表时间：
    2017-10
  • 期刊：
    Information Sciences
  • 影响因子：
    8.1
  • 作者：
    Lian Zhi;He Yong;Zhang Chuan-Ke;Wu Min
  • 通讯作者：
    Wu Min

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其他文献

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面向网络化控制系统的多源诱发时滞相关稳定分析与鲁棒控制
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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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