科学网-《控制理论与应用》2025年第1期目次速览-苗焕玲的博文

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《控制理论与应用》2025年第1期目次速览

2025-5-23 10:31

阅读：159

论文与报告

基于半监督迁移学习的动态多目标进化算法

【作者】

刘阚蓉, 李岩, 谭树彬, 刘圆超, 刘建昌

【摘要】

动态多目标优化问题中的目标函数随系统运行环境的动态变化而改变, 这将导致其Pareto最优前沿发生动态变化. 在大多数动态多目标优化问题中, 不同环境之间存在一定相关性, 也就是说动态多目标优化算法可以利用以往环境信息对动态变化的Pareto最优前沿进行实时追踪. 为充分利用环境信息去实时追踪动态变化的Pareto最优前沿, 本文提出一种基于半监督迁移学习的动态多目标进化算法(SSTL-DMOEA). SSTL-DMOEA包括两个核心组成部分, 首先采用一种半监督知识迁移机制将历史环境有利信息迁移至当前环境, 以帮助算法在当前环境生成较好的初始种群, 从而可以提高算法在当前环境中的搜寻效率; 其次, 通过利用历史Pareto最优解集的中心点和新环境的进化信息在目标域中生成一系列样本点, 这些点可以帮助算法建立更准确的预测模型. 与4种先进的动态多目标优化算法相比, SSTL-DMOEA在处理动态多目标优化问题上具有一定的优越性.

【关键词】

动态多目标优化; 进化算法; 知识迁移

【引用格式】

刘阚蓉, 李岩, 谭树彬, 等. 基于半监督迁移学习的动态多目标进化算法. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 1 – 12

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230141&flag=1

考虑节能的城轨列车协同控制优化模型

【作者】

胥如迅, 马军惠, 孟建军, 陈晓强, 李德仓

【摘要】

为了提高城轨列车再生能量利用率, 本文提出一种基于节能的协同控制优化方法, 建立以停车精度和准时性为约束条件、以协同时间最长和协同次数最多为优化目标的控制决策模型. 根据列车速度、位移方程, 求出列车运行工况转换点速度和时刻的解析解; 结合积分变量对停车精度和运行时间的影响, 确定积分变量的取值范围, 将积分变量与列车运行工况转换点关联起来, 设计列车运行工况转换点的优化调节策略, 并计算目标速度曲线; 分析城轨列车牵引工况和制动工况重叠时间的影响因素, 得到列车一次牵引最大速度对协同时间的影响规律, 设计协同控制策略, 求解列车二次牵引时刻及对应一次牵引最大速度. 最后, 以国内某条地铁线路为背景设计算例, 验证了该模型的有效性.

【关键词】

城轨列车; 再生能量; 协同控制; 节能; 工况转换点

【引用格式】

胥如迅, 马军惠, 孟建军, 等. 考虑节能的城轨列车协同控制优化模型. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 13 – 21

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA221009&flag=1

孤网模式下水电机组自适应最优PID控制器设计

【作者】

陈金保, 任刚, 徐龙, 胡文庆, 郑阳, 肖志怀

【摘要】

为确保孤网模式下频率稳定性, 水电站通常采用参数较小的固定PID(F-PID)控制, 导致调节速度慢, 难以实现全工况最优控制. 针对这一问题, 设计了一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)和反向传播神经网络(BPNN)的水轮机调节系统(HTRS) 自适应变PID控制器(V-PID), 以在全工况下获得最优调节效果. 首先, 搭建高精度的HTRS仿真平台, 并按水头和导叶开度变化范围划分工况. 然后基于Hopf分岔理论确定各工况下PID参数约束条件及最大值. 进一步, 采用基于PID参数最大值数据集、综合ITAE指标和非线性收敛因子的IGWO计算出各工况下最优PID参数, 并以最优PID参数作为BPNN样本数据, 通过训练得到自适应V-PID控制器神经网络模型. 最后, 以某实际水电站为例, 验证了V-PID控制器效果. 仿真试验表明: 基于V-PID控制器的非线性HTRS模型可根据工况变化在线自动调整PID参数, 以结构简单、易实现为前提, 实现了孤网模式下水电机组全工况最优控制.

【关键词】

水电机组; 改进灰狼优化算法; 自适应控制; Hopf分岔; 神经网络; PID控制器

【引用格式】

陈金保, 任刚, 徐龙, 等. 孤网模式下水电机组自适应最优PID控制器设计. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 22 – 32

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA220989&flag=1

基于事件触发的不确定多智能体系统自适应一致性

【作者】

陈世明, 叶舒康, 马旭阳, 邹钰彬, 刘江

【摘要】

针对有向拓扑下一般非线性多智能体系统中参数不确定和系统通信能力受限等问题, 本文提出了一种结合模型参考自适应和事件触发机制的一致性控制协议. 该协议首先为每个参数不确定的智能体设计一个参考智能体, 其中自适应律的设计保证了不确定参数的有效估计, 然后基于事件触发机制向邻居智能体发送参考智能体状态, 最后基于接收的邻居参考智能体状态及自身实际状态设计控制器. 采用对参考智能体设计事件触发策略的方式, 可以有效避免智能体间的连续通信, 减少系统通信资源. 利用矩阵论、代数图论以及Lyapunov稳定性理论, 证明在该控制协议下, 含参数不确定一般非线性多智能体系统能实现一致性, 且不存在Zeno行为. 仿真实例进一步验证了理论结果的有效性.

【关键词】

一般非线性多智能体系统; 事件触发控制; 模型参考自适应; 参数不确定

【引用格式】

陈世明, 叶舒康, 马旭阳, 等. 基于事件触发的不确定多智能体系统自适应一致性. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 33 – 40

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230143&flag=1

基于确定性模型的高速列车二阶段自适应速度跟踪控制

【作者】

谭畅, 姜坤, 陈馨玥

【摘要】

针对传统自适应控制器暂态性能较差的问题, 本文设计了一种基于确定性模型的高速列车二阶段自适应控制器, 实现了对给定参考曲线的渐进跟踪. 首先, 通过受力分析建立了列车的纵向动力学模型, 并根据先验知识确定列车模型中未知参数的区域范围, 从而在未知参数的区域范围内建立列车的确定性辨识模型集; 然后, 采用凸组合的思想设计控制器, 并利用二阶段自适应控制策略更新控制器参数; 最后, 以CRH380AL型高速列车在济南–徐州段的数据进行仿真实验, 仿真结果表明该控制系统具有理想的稳定和渐进跟踪特性, 并且能够快速逼近列车模型参数突变后新的工作点, 显著地改善了列车速度跟踪控制系统的暂态性能.

【关键词】

高速列车; 多模型; 二阶段自适应; 速度跟踪控制; 暂态性能

【引用格式】

谭畅, 姜坤, 陈馨玥. 基于确定性模型的高速列车二阶段自适应速度跟踪控制. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 41 – 49

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230175&flag=1

基于脑电频谱时空特征的认知负荷评估

【作者】

王雨佳, 鞠翔宇, 于扬, 李明

【摘要】

准确的认知负荷评估对于增强人机协调能力、提升人机共融系统效率具有重要意义. 目前常用的基于脑电信号的认知负荷评估技术中, 在提取和利用频谱信息的时间和空间关系等方面普遍缺少有效手段. 本文针对脑电频谱图空间分辨率低的特点, 引入胶囊网络有效表征不同导联之间的相对空间关系; 针对脑电频谱图随时间波动的特点, 设计了由长短期记忆网络等组成的时间特征学习支路, 最终通过时空特征融合构建了一种新的认知负荷评估算法. 基于公开数据集的测试结果表明, 本文所提算法的四分类正确率达到99.27%(被试内)和95.16%(跨被试), 在现有算法中性能最优. 消融实验表明, 算法的时、空特征提取模块可分别对脑电频谱图的时空特征进行有效表征, 所提出的双路网络结构能有效完成时空特征的高效融合.

【关键词】

认知负荷评估; 脑电频谱图; 时空特征; 时空双路神经网络

【引用格式】

王雨佳, 鞠翔宇, 于扬, 等. 基于脑电频谱时空特征的认知负荷评估. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 50 – 58

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230238&flag=1

线性Markov跳变随机系统的Pareto最优控制

【作者】

王乐, 崔凯, 蒋秀珊, 赵东亚, 张维海

【摘要】

目前针对多个主体、多个目标的带有Markov跳变的线性随机系统的控制问题的研究较少且较为浅显. 本文研究了具有乘性噪声的连续时间线性Markov跳变随机系统的Pareto最优控制问题. 假设多个主体、多个性能指标由状态和控制变量中的二次部分和线性部分的线性组合而形成, 证明了Pareto最优与加权和优化之间的关系, 从而将多目标优化问题转化为特殊的单目标加权和最优控制问题. 基于Pareto博弈理论与广义Itoˆ公式, 系统的Pareto有效策略可以通过一组耦合的广义Riccati微分方程与一组耦合的线性微分方程求解, 并且可以得到每一个控制器的Pareto解. 最后, 本文通过数值仿真验证理论结果的有效性.

【关键词】

Markov跳变; 随机系统; Pareto控制; 最优控制系统

【引用格式】

王乐, 崔凯, 蒋秀珊, 等. 线性Markov跳变随机系统的Pareto最优控制. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 59 – 66

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230019&flag=1

时变通信拓扑下车辆队列的自适应事件触发混合H∞与无源性控制

【作者】

王斌斌, 石厅

【摘要】

本文研究了时变通信拓扑影响下, 车辆自组织网络(VANET)上自动车辆的自适应事件触发队列控制问题. 为了描述车对车(V2V)通信拓扑的时变特性, 本文采用“基于平均驻留时间”的切换信号对其建模. 为了降低通信负担, 本文采用了一种新的自适应事件触发机制. 与传统触发机制不同, 该触发机制的阈值参数并非常数, 而是能根据车辆的状态变化进行实时的动态调节, 据此建立车辆队列误差模型. 为降低外界扰动的影响, 引入混合H∞与无源性能指标, 使控制系统对干扰具有较强的鲁棒性. 通过构建模态依赖的李雅普诺夫函数, 得到控制算法, 并通过一个数值仿真验证了本文提出理论算法的有效性.

【关键词】

自动车辆; 车对车通信; 平均驻留时间; 自适应事件触发

【引用格式】

王斌斌, 石厅. 时变通信拓扑下车辆队列的自适应事件触发混合H∞与无源性控制. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 67 – 75

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230104&flag=1

基于深度强化学习的交通信号控制

【作者】

乔志敏, 柯良军

【摘要】

当前广泛应用的基于车流动力学建模的交通信号优化模型精确度较高, 但迁移能力稍弱, 针对该问题, 本文提出了一种基于深度强化学习的单智能体交通信号控制方法. 该方法首次在考虑交叉口有行人穿越干扰的情况下定义了动作空间, 从3个不同的角度定义了3种奖励函数, 并提出了一种累积延迟近似方法. 在算法方面, 提出了一种基于动态权重的Soft Actor-Critic算法, 该算法可以动态调整Actor网络和Critic网络的更新幅度, 显著地提高了传统Soft Actor-Critic算法的收敛效率和收敛性能. 仿真结果表明, 本文提出的模型和算法在降低车辆延迟时间、减少车辆停车次数以及减少车辆队列长度等交通性能指标方面是有效的.

【关键词】

交通信号; 强化学习; 动态权重; 延迟时间

【引用格式】

乔志敏, 柯良军. 基于深度强化学习的交通信号控制. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 76 – 86

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230274&flag=1

切换拓扑下多智能体的动态事件触发固定时间一致性控制

【作者】

王加朋, 杨家宁, 罗家祥, 钱伟, 杨金显

【摘要】

对切换拓扑下含扰动的非线性多智能体系统, 本文提出了一种新的动态事件触发实际固定时间平均一致性控制方法, 该方法触发次数更少, 收敛速度更快. 通过设计辅助动态变量及其动态方程, 基于动态变量的幂次项建立了新的动态触发机制, 该机制减少了触发次数. 采用共同李雅普诺夫函数证明了所提方法可以保证多智能体系统在任意切换拓扑下实现实际固定时间平均一致性, 收敛时间上界可通过调节控制参数设定且不依赖于初始状态. 通过设计含双曲正切函数的测量误差, 证明所提方法不存在Zeno行为. 最后, 通过实验仿真验证了算法的有效性.

【关键词】

动态事件触发控制; 固定时间一致性; 非线性多智能体系统; 切换拓扑

【引用格式】

王加朋, 杨家宁, 罗家祥, 等. 切换拓扑下多智能体的动态事件触发固定时间一致性控制. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 87 – 95

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230291&flag=1

基于分层强化学习的多无人机协同围捕方法

【作者】

孙懿豪, 闫超, 相晓嘉, 唐邓清, 周晗, 姜杰

【摘要】

针对复杂障碍环境下的动态目标围捕问题, 本文提出一种基于分层强化学习的多无人机协同围捕方法. 该方法包含两个层级的学习过程: 底层的子策略学习和高层的子策略切换. 具体而言, 将协同围捕任务分解为导航避障和导航避碰两个子任务, 独立学习相应的底层子策略, 分别赋予无人机协同围捕目标时所需的避障与避碰技能. 在此基础上, 设计带有切换惩罚的稀疏回报函数训练高层的子策略切换模块, 避免了对人工定义规则的依赖, 实现了底层技能的自动组合. 数值仿真与软件在环实验结果表明, 所提方法能够显著降低围捕策略的学习难度, 相较于基线方法具有最高的围捕成功率.

【关键词】

分层强化学习; 避障; 避碰; 多无人机围捕

【引用格式】

孙懿豪, 闫超, 相晓嘉, 等. 基于分层强化学习的多无人机协同围捕方法. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 96 – 108

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230439&flag=1

强化学习引导的产品变更路径多目标差分进化算法

【作者】

宋贤芳, 杨扬, 张勇, 郑瑞钊

【摘要】

由于零部件之间复杂的关联关系, 产品设计变更效应的传播在所难免. 为降低产品设计变更带来的风险, 以变更对产品综合性能影响、变更经济成本和变更工期作为优化目标, 本文提出了一种强化学习引导的产品变更路径多目标差分进化算法. 首先, 建立问题的复杂产品网络模型, 揭示产品零件变更的传播机制; 接着, 引入变更传播强度, 间接评价零件变更对产品综合性能的影响; 同时, 考虑变更经济成本和变更工期指标, 建立产品设计变更传播路径的多目标优化模型; 进一步, 利用双深度Q-网络帮助种群在不同阶段选择适合的进化策略, 提出一种强化学习引导的差分进化算法, 简称为DDQN-DE, 并通过上述算法求解最佳的产品设计变更传播路径. 最后, 以创维公司某型号电视机的设计变更问题为例, 并与已有算法进行对比, 实验验证了所提算法的有效性.

【关键词】

多目标优化; 设计变更; 差分进化; 强化学习

【引用格式】

宋贤芳, 杨扬, 张勇, 等. 强化学习引导的产品变更路径多目标差分进化算法. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 109 – 117

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230149&flag=1

双编码动态培育遗传聚类算法及其在电池定制化配组中的应用

【作者】

王子赟, 史伟杰, 王艳, 纪志成

【摘要】

本文提出了一种基于双编码动态培育遗传聚类算法, 同步编码聚类类别与聚类中心, 引入动态培育思想, 动态调整交叉对象与变异方向, 进而增加微变异进而提高种群多样性, 解决了传统遗传算法初期收敛缓慢和种群单一问题, 提高了算法后期跳出局部最优的能力. 同时, 分析了双编码动态培育遗传聚类算法的收敛性. 最后, 以电池定制化配组为应用案例, 验证了本文算法解决动力电池定制化配组问题的有效性, 以及算法在收敛速度和全局搜索精度方面的优越性.

【关键词】

双编码; 动态培育; 遗传聚类; 电池定制化配组

【引用格式】

王子赟, 史伟杰, 王艳, 等. 双编码动态培育遗传聚类算法及其在电池定制化配组中的应用. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 118 – 126

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230457&flag=1

基于直觉模糊AHP和模糊MAIRCA的故障模式与影响分析

【作者】

彭书勤, 吕琛, 黄大荣, 程玉杰, 赵玲

【摘要】

故障模式与影响分析(FMEA)是一种主动的风险评估技术, 其主要目的是根据其风险水平对故障模式进行排序, 并执行后续行动以消除或减轻其后果. 为克服传统FMEA技术通过风险优先级数(RPN)来确定关键故障模式带来的缺陷. 本文提出了一种新的集成多准则决策(MCDM)方法, 即将直觉模糊层次分析过程(IFAHP)与改进的模糊多属性理想现实比较分析(FMAIRCA)相结合. 首先, 本文通过IFAHP方法来计算风险因素权值; 然后, 使用本文提出的改进FMAIRCA模型推导出故障模式的排序; 此外, 在整个过程中还考虑了专家的客观权重; 最后, 考虑FMEA领域中的一个案例来验证所提出的方法, 结果表明, 本文提出的方法为FMEA的风险评估提供一种实用而有效的方法.

【关键词】

故障模式与影响分析; 直觉模糊层次分析法; 模糊MAIRCA

【引用格式】

彭书勤, 吕琛, 黄大荣, 等. 基于直觉模糊AHP和模糊MAIRCA的故障模式与影响分析. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 127 – 137

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA221014&flag=1

带有输出约束的液压机械臂自适应神经网络力跟踪控制

【作者】

梁相龙, 姚建勇

【摘要】

为解决带有输出约束的液压机械臂动力学模型未知问题并提升液压机械臂在未知环境下的力跟踪性能, 本文提出了一种基于积分障碍李雅普诺夫函数的自适应神经网络导纳控制方法. 首先, 分析了液压机械臂的机械和液压系统动力学模型, 根据阻抗控制原理, 提出了基于环境参数估计的参考轨迹自适应生成方法; 然后, 考虑系统输出受限和机械系统动力学模型未知, 利用径向基函数神经网络设计自适应神经网络控制器; 同时, 引入动态面控制方法以避免对虚拟信号进行直接求导, 并通过李雅普诺夫方法分析了闭环控制系统的稳定性; 最后, 利用MATLAB/Simulink, Simscape Multibody和Simscape Fluids仿真平台对液压机械臂进行仿真研究, 结果表明所设计的控制律对未知机械系统动力学具有良好的鲁棒性, 可以实现良好的位置和力跟踪控制, 且确保系统输出不超过预设的范围.

【关键词】

液压机械臂; 导纳控制; 动态面控制; 神经网络; 力跟踪控制; 未知环境

【引用格式】

梁相龙, 姚建勇. 带有输出约束的液压机械臂自适应神经网络力跟踪控制. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 138 – 148

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA220725&flag=1

时-空特征驱动的多轮次重构图卷积网络故障诊断方法

【作者】

王庆昕, 张先杰, 张海峰, 钟凯, 陈宏田, 韩敏

【摘要】

近年来, 图神经网络被广泛应用于处理具有非欧结构的工业过程数据. 然而由于设备运行的过程数据常常受到噪声和冗余信息的干扰, 如果直接使用原始信号会导致构建的图模型不够精细和准确, 从而影响后续的模型诊断性能. 针对这一问题, 本文提出了一种时–空特征驱动的多轮次重构图卷积网络(STMR-GCN)故障诊断方法. 该方法首先利用多尺度卷积神经网络与GCN对故障信号进行特征提取. 然后根据样本之间的余弦相似性对图结构进行多次重构, 重构后的图模型能够更精确地反映样本之间的连边关系, 并将得到的图模型输入到GCN进行故障种类的识别. 最后, 在东南大学(SEU)仿真数据集和真实的磨煤机数据集上进行实验, 实验结果表明所提方法与其他对比方法相比诊断精度均有提高, 从而证明STMR-GCN模型在故障诊断方面的有效性和实用性.

【关键词】

故障诊断; 时空特征; 多轮次图重构; 图卷积网络

【引用格式】

王庆昕, 张先杰, 张海峰, 等. 时–空特征驱动的多轮次重构图卷积网络故障诊断方法. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 149 – 157

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA221063&flag=1

时空特征变分学习的交通流预测模型

【作者】

欧阳毅, 汤文燕, 邵泳博, 黎晏伶

【摘要】

交通流量时空预测是智能交通系统的关键任务. 针对城市交通流序列的非线性和多模态特性, 本文提出了一种基于时空特征融合的变分学习模型(ST-FVAE), 采用局部时空特征融合和全局特征融合两个阶段对具有图空间拓扑特性的交通流数据进行预测. 局部特征融合模块由时间卷积残差单元和图卷积神经网络(GCN)构成, 提取交通节点的局部时间特征信息, 并利用GCN将空间拓扑信息嵌入局部时间特征信息中. 通过基于局部时空图特征融合的变分自编码器交通流预测模型, 学习全局时空相关性特征. 在全局时空特征融合变分自编码器的学习过程中, 为使Q分布能够逼近实际数据P分布, 通过最大化似然函数的变分推断证据下界(ELBO)使得两个分布之间的KL散度最小化, 提出了计算分布期望的KL差异构造训练损失函数的方法, 进一步提高预测准确率. 通过对交通流数据集和交通速度数据集的预测实验结果表明: 本文提出的方法在交通流量和速度的预测方面都具有较好的预测特性, 对于30 min和60 min的预测鲁棒性更好.

【关键词】

交通流预测; 时空融合; 变分自编码器; 图卷积

【引用格式】

欧阳毅, 汤文燕, 邵泳博, 等. 时空特征变分学习的交通流预测模型. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 158 – 166

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA221057&flag=1

基于改进樽海鞘算法的含电动汽车微电网经济优化调度

【作者】

赵超, 付斌, 林立

【摘要】

电动汽车接入可再生能源微电网有利于减少环境污染, 改善能源结构. 但是电动汽车充电负荷的随机波动性为微电网运行优化调度带来很大的困难. 为了实现微电网的高效稳定运行, 本文提出一种基于改进樽海鞘算法(ISSA)的含电动汽车的可再生能源微电网优化调度方法. 针对基本樽海鞘算法在进化后期由于种群多样性的缺失而易出现局部收敛或算法早熟的问题, 改进算法首先利用Tent混沌序列产生初始种群, 以增强种群的多样性; 其次, 通过设置动态控制参数来调节算法的全局探索与局部开发之间的平衡, 提高算法的收敛性; 同时, 引入正交重心反向学习策略改进樽海鞘个体的位置信息更新, 从而, 强化算法的全局寻优能力以克服算法早熟收敛, 以避免陷入局部极值, 从而全面提高算法的优化性能; 最后, 将该算法用于求解含电动汽车微电网经济优化问题, 在孤岛和并网两种模式下分别进行仿真实验, 并与其他算法的优化结果进行比较. 仿真结果表明, 基于ISSA算法的优化结果均优于其他方法, 两种模式下运行成本最大降幅分别为29.1%和20.0%, 证明了所提算法的可行性和实用性.

【关键词】

电动汽车; 微电网; 经济调度; 樽海鞘算法; Tent混沌映射; 重心反向学习

【引用格式】

赵超, 付斌, 林立. 基于改进樽海鞘算法的含电动汽车微电网经济优化调度. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 167 – 180

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA220714&flag=1

基于最优阻抗选取的机器人自适应鲁棒导纳控制

【作者】

杨丽红, 汪泽锴, 孙太任, 胡玥, 杨建涛

【摘要】

本文提出了一种基于最优阻抗选择的机器人自适应鲁棒导纳控制策略, 以提高机器人与环境交互的性能. 本文的创新点包括: 1) 提出了一种新的环境阻抗复合学习估计方法, 保证阻抗参数估计值约束在预定的集合内, 通过初始激励保证了估计误差的指数收敛性; 2) 基于估计的环境阻抗, 设计机器人期望的最优刚度和阻尼, 实现交互力和轨迹跟踪误差的最优协调; 3) 设计了一种基于时滞估计的自适应鲁棒导纳控制器, 使机器人能够以规定的性能跟踪导纳轨迹. 在自适应鲁棒控制器中, 采用饱和函数来代替传统的滑模控制, 极大地缓解了可能出现的抖振问题. 通过对比仿真验证了本文环境阻抗估计方法和自适应鲁棒导纳控制的有效性.

【关键词】

阻抗控制; 导纳控制; 自适应控制; 最优阻抗; 时滞估计

【引用格式】

杨丽红, 汪泽锴, 孙太任, 等. 基于最优阻抗选取的机器人自适应鲁棒导纳控制. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 181 – 188

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230103&flag=1

数据驱动的多时间尺度高炉煤气利用率模型预测控制

【作者】

安剑奇, 赵国宇, 何勇, 李炜俊, 郭云鹏, 吴敏

【摘要】

煤气利用率(GUR)是衡量高炉能耗和稳顺运行的重要指标, 受布料和送风操作在不同时间尺度下影响. 现有对煤气利用率的建模、预测和控制仅在单一时间尺度上进行, 忽略了多时间尺度特性, 影响预测和控制的准确性. 因此, 提出一种数据驱动的多时间尺度高炉煤气利用率模型预测控制方法(MTSGURMPC). 首先, 根据经验模态分解和相关性分析得到布料和送风对煤气利用率影响的不同尺度; 然后, 建立布料长时间尺度和送风短时间尺度模型, 提出了多时间尺度模型预测控制结构用于快速准确寻找高炉最优操作策略, 该结构将煤气利用率划分为不同尺度进行模型预测控制, 兼顾了高炉多时间尺度和模型预测控制动态优化特性, 不断反馈优化趋近最优解; 最后, 基于某钢铁厂高炉工业数据进行应用实验, 结果表明该方法能够实现煤气利用率准确预测和控制, 并有效提高控制精度.

【关键词】

高炉煤气利用率; 数据驱动建模; 多时间尺度系统; 模型预测控制; 经验模态分解

【引用格式】

安剑奇, 赵国宇, 何勇, 等. 数据驱动的多时间尺度高炉煤气利用率模型预测控制. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 189 – 201

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230318&flag=1

短文

柔性航天器全局有限时间姿态容错控制

【作者】

朱婉婉, 杨玉凯, 宗群

【摘要】

本文针对在模型不确定性、外界干扰与执行器故障影响下柔性航天器姿态控制问题, 设计一种自适应容错控制算法, 该算法包括标称控制部分和补偿控制部分. 首先, 标称控制部分用于实现不考虑综合不确定影响下航天器有限时间姿态控制; 其次, 补偿控制部分基于积分滑模理论进行设计, 该补偿控制器通过对综合不确定有效估计, 在控制器中作补偿, 减少对姿态控制精度的影响, 提高航天器姿态控制精度. 该算法特点在于可实现柔性航天器全局有限时间姿态控制, 放宽角速度或其导数、执行器故障或其导数有界的假设. 同时, 基于Lyapunov函数严格证明整个闭环系统的稳定性. 最后, 通过仿真验证该控制算法的有效性.

【关键词】

姿态控制; 自适应控制; 干扰观测器; 柔性航天器

【引用格式】

朱婉婉, 杨玉凯, 宗群. 柔性航天器全局有限时间姿态容错控制. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 202 – 208

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230151&flag=1

高阶非线性不确定系统的复合有限时间控制

【作者】

王芳, 杜雨欣, 周超

【摘要】

本文针对一类带有外界干扰的高阶非线性不确定系统, 提出基于有限时间干扰观测器的复合有限时间控制策略, 为了解决终端滑模的奇异性问题, 设计改进的非奇异终端滑模面. 同时, 双曲正切函数和指数型函数相结合, 构造新型复合趋近律. 为了处理外界干扰, 设计非奇异终端滑模观测器, 将观测到的干扰值前馈到滑模控制中, 进一步提高系统的抗干扰性. 最后, 将设计的复合趋近律与其他5种趋近律进行仿真对比, 验证复合趋近律的收敛速度和削弱抖振能力, 并通过非线性系统的数值仿真验证所提出控制策略的有效性和优越性.

【关键词】

非线性系统; 有限时间干扰观测器; 复合趋近律; 非奇异终端滑模控制; 有限时间稳定

【引用格式】

王芳, 杜雨欣, 周超. 高阶非线性不确定系统的复合有限时间控制. 控制理论与应用, 2025, 42(1): 209 – 215

【全文链接】

https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA220904&flag=1

期刊介绍

《控制理论与应用》(Control Theory & Applications)是经国家科学技术部批准, 教育部主管, 由华南理工大学和中国科学院数学与系统科学研究院联合主办的全国性一级学术刊物, 1984年创刊, 月刊, 国内外公开发行. 《控制理论与应用》是中国科学引文数据库首批统计源期刊之一，中文核心期刊，入选中国精品科技期刊顶尖学术论文F5000项目，中国科协自动化学科领域高质量科技期刊目录以及中国科协百篇优秀科技论文遴选计划，2021年入选广东省高质量科技期刊建设项目，2022-2024年连续获得基金委资助（科技活动专项）.

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