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期刊信息/Journal information
控制理论与应用
华南理工大学 中国科学院数学与系统科学研究院
控制理论与应用

华南理工大学 中国科学院数学与系统科学研究院

胡跃明

月刊

1000-8152

aukzllyy@scut.edu.cn

020-87111464

510640

广州市五山华南理工大学内

控制理论与应用/Journal Control Theory & ApplicationsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是经教育部批准，由华南理工大学和中国科学院系统科学研究所联合主办的全国性一级学术刊物。1984年创刊，1999年开始改为A4开本。国内外公开发行。《控制理论与应用》主要报道系统控制科学中具有新观念、新思想的理论研究成果及其在各个领域中，特别是高科技领域中的应用研究成果，内容包括：1.集中参数控制系统；2.线性与非线性控制系统；3.分布参数控制系统；4.随机控制系统；5.离散事件系统；6.大系统理论；7.混合系统；8.系统辨识与建模；9.自适应控制；10.鲁棒控制；11.智能控制；12.优化与控制算法；13.先进控制理论在实际系统中的应用；14.系统控制科学中的其它重要问题。
正式出版
收录年代

    面向稀疏奖励的机器人操作技能学习

    吴培良张彦毛秉毅陈雯柏...
    99-108页
    查看更多>>摘要：基于深度强化学习的机器人操作技能学习成为研究热点，但由于任务的稀疏奖励性质，学习效率较低。本文提出了基于元学习的双经验池自适应软更新事后经验回放方法，并将其应用于稀疏奖励的机器人操作技能学习问题求解。首先，在软更新事后经验回放算法的基础上推导出可以提高算法效率的精简值函数，并加入温度自适应调整策略，动态调整温度参数以适应不同的任务环境;其次，结合元学习思想对经验回放进行分割，训练时动态调整选取真实采样数据和构建虚拟数的比例，提出了DAS-HER方法;然后，将DAS-HER算法应用到机器人操作技能学习中，构建了一个稀疏奖励环境下具有通用性的机器人操作技能学习框架;最后，在Mujoco下的Fetch和Hand环境中，进行了8项任务的对比实验，实验结果表明，无论是在训练效率还是在成功率方面，本文算法表现均优于其他算法。

    机器人操作技能学习强化学习稀疏奖励最大熵方法自适应温度参数元学习

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    基于LESO的MMC-RPC反馈线性化直接功率控制

    宋平岗陈怡连加巍
    109-117页
    查看更多>>摘要：模块化多电平铁路功率调节器作为一个耦合的多变量非线性系统，传统PI控制的直接功率控制难以实现对系统的精确解耦。本文提出了一种基于线性扩张状态观测器的反馈线性化直接功率控制方法，根据Lie导数构建了模块化多电平铁路功率调节器(MMC-RPC)两输入/两输出功率仿射模型，设计了精确反馈线性化功率解耦控制器。针对不确定因素等扰动对精确反馈线性化控制效果的影响，设计了线性扩张状态观测器对扰动进行观测和补偿，实现了功率的精确跟踪控制。最后，通过MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型对所提控制方法进行了验证。

    模块化多电平铁路功率调节器反馈线性化线性扩张状态观测器直接功率

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    基于耦合分析的热流系统协同设计

    温宇钒何婷李东海
    118-126页
    查看更多>>摘要：作为综合能源系统的一部分，热流系统通常在稳态假设下设计其物理系统，在此基础上设计控制器。这种方法忽略了系统与控制器设计间的耦合关系，导致系统暂态性能不佳。为此，本文提出一种协同设计方法，以系统总质量、熵产率以及控制效果为设计度量，基于热流系统数学模型及其熵产率模型，结合嵌套设计方法和同步设计方法完成系统设计。考虑到设计过程中设计参数多、变量范围大的问题，引入时间序列模式距离，构造相关度度量函数来分析物理系统与控制器之间的耦合关系，从而减少非耦合参数。同时，利用数据分析方法进一步缩小了待设计参数范围。为验证方法的有效性，以一个理想热流系统为设计实例，仿真结果表明，通过相关度度量函数及其数据分析，可以将设计参数个数减少66％，选取范围缩小26％。相比于传统顺序设计方法，经过协同设计方法设计的系统控制误差可减少29％，且设计控制器抗扰能力也优于频域方法和SIMC方法。

    热流系统设计优化整体设计耦合分析

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    随机Lur'e时滞网络的指数同步与脉冲控制

    孔纬升汤泽王艳纪志成...
    127-135页
    查看更多>>摘要：本文研究了一类具有不对称耦合和时变时滞随机Lur'e动态网络的全局指数同步问题。为了使网络中的所有Lur'e系统达到同步，文章提出了一种实用的脉冲控制策略，利用平均脉冲间隔概念、Perron-Frobenius定理、比较原理、参数变分法和无参照系统策略，给出了保证网络实现全局指数同步的充分条件。基于脉冲信号既能促进网络群聚行为同时也可能阻碍网络同步这一事实，本文分别讨论了积极脉冲效应和消极脉冲效应作用下网络实现同步的判定方法，同时给出了不同脉冲效应作用下网络的收敛速度。提供了数值仿真证明主要结果和控制策略的有效性。

    全局指数同步Lur'e网络脉冲控制无参照系统策略比较原理

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    一种可倾斜六旋翼无人机容错控制方法

    徐雪松涂平
    136-144页
    查看更多>>摘要：常规六旋翼无人机在单个旋翼完全失效后，存在姿态与高度不完全可控的情况，此时采取降级控制策略会使无人机失去静态悬停能力。针对此问题，本文提出了一种可倾斜旋翼的容错控制方法，在经典旋翼结构布局的基础之上，将其中一个旋翼设计成可倾斜结构，通过倾斜角度的改变与控制分配重构，无人机在任意单个旋翼完全失效后均能保持力与力矩的平衡。利用线性规划方法得到无人机的可达力矩集，同时对电机饱和度进行分析，确定了不同旋翼失效后的最优倾斜角。搭建飞行测试平台进行对比验证，实验结果表明，本文提出的方法具有良好的容错效果与鲁棒性，能够保证六旋翼无人机在故障后的稳定飞行与平稳降落。

    六旋翼无人机容错控制控制分配力矩分析

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    全方位机器人的重心位置预测与轨迹跟踪控制

    王义娜刘赛男王硕玉杨俊友...
    145-154页
    查看更多>>摘要：针对全方向移动机器人存在非线性动态强耦合、实时重心偏移及难以实现高精度跟踪控制的问题，本文提出一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的重心位置在线预测的轨迹跟踪控制法。首先，建立考虑重心偏移的动力学模型并基于LSTM神经网络训练构建其对比模型;其次，基于模型对比法实时估计重心偏移参数，再基于张神经网络(ZNN)对估计的重心偏移参数进行预测以减小估计过程引起的滞后;最后，基于非线性动态反馈解耦法设计数值加速度控制算法，且基于离散系统极点配置法分析了系统的稳定性。仿真结果验证了所提方法相对于数值加速度控制器与自适应控制器因能在线预测重心偏移参数完成高精度动态解耦实现控制精度的提高。实际实验中，所提控制算法相比数值加速度控制及模型预测控制，其跟踪精度明显提高，这表明所提控制算法可显著减小重心偏移对跟踪控制精度的影响。

    跟踪控制时变矩阵求逆重心偏移参数估计长短期记忆神经网络

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    融合元学习和PPO算法的四足机器人运动技能学习方法

    朱晓庆刘鑫源阮晓钢张思远...
    155-162页
    查看更多>>摘要：具备学习能力是高等动物智能的典型表现特征，为探明四足动物运动技能学习机理，本文对四足机器人步态学习任务进行研究，复现了四足动物的节律步态学习过程。近年来，近端策略优化(PPO)算法作为深度强化学习的典型代表，普遍被用于四足机器人步态学习任务，实验效果较好且仅需较少的超参数。然而，在多维输入输出场景下，其容易收敛到局部最优点，表现为四足机器人学习到步态节律信号杂乱且重心震荡严重。为解决上述问题，在元学习启发下，基于元学习具有刻画学习过程高维抽象表征优势，本文提出了一种融合元学习和PPO思想的元近端策略优化(MPPO)算法，该算法可以让四足机器人进化学习到更优步态。在PyBullet仿真平台上的仿真实验结果表明，本文提出的算法可以使四足机器人学会行走运动技能，且与柔性行动者评价器(SAC)和PPO算法的对比实验显示，本文提出的MPPO算法具有步态节律信号更规律、行走速度更快等优势。

    四足机器人步态学习强化学习元学习

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    面向任务的重叠联盟结构生成计算复杂性

    张国富宋晓晓苏兆品岳峰...
    163-171页
    查看更多>>摘要：传统的重叠联盟形成问题大都聚焦智能体，鲜有从任务视角出发。为此，本文首先构建了一种面向任务的重叠联盟结构生成模型，并分析了其解空间和相关决策问题的计算复杂性。此外，基于流网络分别设计了相应的孤立联盟、重叠联盟、重叠联盟结构成功性判别算法和最优重叠联盟结构生成算法。分析结果表明，判别孤立联盟、重叠联盟、重叠联盟结构的成功性的时间复杂度均与智能体数和任务数呈多项式关系，而搜索最优重叠联盟结构的时间复杂度与智能体数和任务数呈指数关系。最后，通过仿真实验验证了上述结果。

    多智能体系统重叠联盟结构生成计算复杂性成功性判别流网络

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    挥发窑鼓风管的关键点识别及其摆放位置监测

    易佞纯桂卫华梁骁俊张超波...
    172-182页
    查看更多>>摘要：窑头鼓风管的摆放位置是影响氧化锌挥发窑燃烧状态的重要操作参数之一，现仍由人工看火来手动调节，同时现场没有为挥发窑的运行优化记录完善的鼓风状态数据，也难以及时发现鼓风管被窑内渣块击中等安全隐患。针对上述问题，本文提出一种基于关键点识别的鼓风管位置监测方法。首先，文章对从窑头看火口采集的火焰视频数据集设计一种邻域关键点辅助的数据扩充方法，并构建级联金字塔网络(CPN)来预测鼓风管管口中心点的位置;然后，本文提出一种基于多帧图像的聚类分析算法来消除因烟尘遮挡所产生的异常点，并采用一种量化指标来实现对挥发窑鼓风管摆放位置的实时感知与记录;最后，本文基于现场采集的火焰视频数据进行了对比实验，结果表明所提出的关键点检测模型精度高、鲁棒性强，且鼓风管位置的量化准确率高达92。3％。

    火焰视频鼓风管位置关键点检测卷积神经网络聚类分析

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    考虑状态受限和一致性的微电网二次控制

    吴忠强程洪强
    183-188页
    查看更多>>摘要：为解决交流微电网下垂控制产生的偏差问题，本文采用二次控制对分布式电源输出电压和频率进行调节。将微电网看成分布式多智能体系统，智能体间通过稀疏网络进行通信，运用多智能体一致性协议，本文提出一种基于障碍Lyapunov函数和自适应模糊系统的二次电压和频率控制器。采用障碍Lyapunov函数设计控制器，不但能保持系统的稳定性，还可使输出的电压和频率限制在预设的范围内。采用自适应模糊系统可对系统中的一些参变量的变化进行估计，提高了控制器的鲁棒性。本文给出了严格的稳定性证明。通过对负载变化，以及拓扑结构改变等的仿真测试，验证了所提方案的有效性。

    微电网多智能体系统自适应模糊系统障碍Lyapunov函数Backstepping

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