《控制理论与应用》第42卷第5期
虚拟专刊：决策与优化领域
粒子群算法多目标优化下的超混沌人脸图像加密
【作者】
余锦伟, 谢巍, 张浪文, 余孝源
【摘要】
本文将粒子群优化算法(PSO)与超混沌系统相结合, 提出一种基于多目标优化的人脸图像加密方案. 该方案通过PSO算法协同优化多项加密评估指标, 包括相关关系、像素变化率(NPCR)、统一平均变化强度(UACI)和信息熵. 首先, 初始化混沌系统的控制参数, 并采用SHA-256算法生成混沌系统的初始值, 迭代生成高敏感性的随机序列; 其次, 利用随机序列执行像素置乱、扩散和行列置乱操作, 生成初始加密人脸图像; 然后, 将加密人脸图像视为PSO算法的个体, 通过迭代更新个体的位置优化考虑多项指标的适应性函数; 最后, 确定混沌系统的最优参数, 并得到最佳的加密人脸图像. 实验结果表明, 本文的方法在信息熵、像素相关系数、NPCR和UACI方面的表现都优于主流方法, 这说明本文所提方法具有更高的安全性.
【关键词】
混沌系统; 粒子群算法; 图像加密; 智能优化; 人脸隐私保护
【引用格式】
余锦伟, 谢巍, 张浪文, 等. 粒子群算法多目标优化下的超混沌人脸图像加密. 控制理论与应用, 2025, 42(5): 875 – 884
【全文链接】
https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230641&flag=1
大小舵布局水下无人航行器最优控制分配方法
【作者】
张鑫, 胡志强, 刘健, 曾俊宝
【摘要】
针对中高速水下无人航行器(AUV)提高容错控制能力、兼顾机动性与控制精度等需求, 本文提出一种“非对称X型艉舵+小水平艏舵”的AUV舵布局策略, 并研究与之相适应的高效控制分配方法. 本文提出的舵布局策略通过大小舵配合, 在力矩需求较小时, 优先使用小舵以提高控制精度, 力矩需求较大时, 大小舵协作以满足机动性需求. 建立了适用于该布局策略的控制分配模型并转化为二次规划问题, 采用两阶段法求解该模型, 依次为确定大舵使能阶段和求解小舵需求阶段. 所形成的二次规划问题采用OSQP求解方法, 首先, 通过快速迭代得到中低精度解, 再进行一次解精确处理, 兼顾求解效率和精度. 最后, 通过机动性与精度、容错控制及不同二次规划方法, 求解效率对比等3方面仿真, 验证了研究方法的有效性.
【关键词】
水下无人航行器; X型舵; 控制分配; 二次规划; 容错控制; OSQP
【引用格式】
张鑫, 胡志强, 刘健, 等. 大小舵布局水下无人航行器最优控制分配方法. 控制理论与应用, 2025, 42(5): 885 – 891
【全文链接】
https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230131&flag=1
考虑库门分配及时间依赖的生鲜品越库配送车辆路径优化
【作者】
范厚明, 陈天磊, 甘兰, 任晓雪
【摘要】
为减少多品种生鲜物流成本, 本文研究了多越库中心多库门的车辆路径问题, 并设计算法优化车辆路径. 综合考虑多越库中心联合配送、库内操作、客户时间窗、生鲜品货损、车辆行驶速度时变、车辆能耗等因素, 以车辆派遣成本、货损成本、集货油耗成本、配送电耗成本、时间窗惩罚成本和越库运输成本之和最小为目标建立优化模型. 根据问题特征, 设计自适应大邻域搜索算法对其进行求解, 该算法根据算子的历史表现和使用次数选择下一次迭代使用的算子, 对原解进行移除插入操作. 通过求解多组规模不同的算例以验证模型的正确性和算法的有效性. 在数值实验部分分析了不同规模下的配送成本, 同时对车辆行驶速度和车辆不同返回策略进行灵敏度分析, 说明所提问题考虑多中心联合配送以及速度时变的必要性. 研究成果不仅丰富了生鲜品越库配送的场景, 拓展了越库配送车辆路径问题的研究, 也为物流企业制定配送方案提供了理论依据.
【关键词】
多越库中心车辆路径问题; 自适应大邻域搜索算法; 库门分配; 时间依赖型; 生鲜品
【引用格式】
范厚明, 陈天磊, 白雪, 等. 考虑库门分配及时间依赖的生鲜品越库配送车辆路径优化. 控制理论与应用, 2025, 42(5): 955 – 966
【全文链接】
https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230117&flag=1
共享随机丢包信道下多输入系统均方可镇定–调度与控制协同设计
【作者】
邬依林, 沈志萍, 赵倩, 张谦, 张菲菲
【摘要】
借助有限容量信道进行设备间信息交互的网络化系统, 其整体性能依赖于控制策略和通信机制. 本文基于调度与控制协同设计思想, 解决多个输入在共享数量有限的通信信道场景下, 所面临的网络化系统反馈控制镇定问题. 其中, 每个通信信道建模为随机丢包模型. 首先, 根据多控制器系统性质, 将多输入系统通过共享信道状态反馈可镇定问题, 转化为切换线性系统在一个调度周期内可镇定问题. 其次, 针对多个输入共享单个随机丢包信道的情况, 采用等价转变思想, 将闭环系统的稳定性问题转化为易于求解的线性算子的稳定性问题. 进一步, 根据系统旺纳姆分解技术和系统最优补灵敏度, 构造出适当的调度策略和控制器, 从而推导出网络化系统可镇定的充分条件, 该条件用丢包率与系统不稳定度关系来表示. 然后, 将上述结论推广到多个输入共享多个随机丢包信道情况. 接下来, 根据控制不等式理论、线性编码和解码技术, 给出均匀调度策略下网络化系统可镇定时丢包率需要满足的条件. 最后, 通过数值算例和仿真结果, 验证了所得结论的合理性.
【关键词】
网络化控制系统; 随机丢包; 均方可镇定; 协同设计; 调度
【引用格式】
邬依林, 沈志萍, 赵倩, 等. 共享随机丢包信道下多输入系统均方可镇定–调度与控制协同设计. 控制理论与应用, 2025, 42(5): 989 – 998
【全文链接】
https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA230602&flag=1
基于多速率事件触发控制的重介分选密度调控
【作者】
杨翊卓, 王兰豪, 张淇瑞, 胡梦洁, 代伟
【摘要】
悬浮液密度的稳定控制是保证重介分选精煤质量的重要手段, 本文着重考虑重介分选密度回路多速率采样控制的实际生产情况, 提出一种基于多速率事件触发控制的重介分选密度调控方法. 首先通过提升技术与基于连续学习的多速率辨识方法建立密度回路多速率模型, 进而设计基于事件触发机制的模型预测控制器, 使密度回路能够在保证控制性能的前提下, 减少控制器的更新次数, 从而减少通讯资源的浪费. 通过仿真验证了本文所提控制方法的有效性. 该研究成果为工业互联网环境下的重介分选密度控制器设计提供了新方法.
【关键词】
重介质选煤; 事件触发; 多速率; 模型预测控制
【引用格式】
杨翊卓, 王兰豪, 张淇瑞, 等. 基于多速率事件触发控制的重介分选密度调控. 控制理论与应用, 2025, 42(5): 999 – 1007
【全文链接】
https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA220883&flag=1
基于Petri网和监督学习的机器人柔性流水车间调度方法
【作者】
李浚, 罗继亮, 李旭航, 伊思嘉, 聂卓赟
【摘要】
机器人柔性流水车间的调度属于组合优化问题, 涉及在指数增长的事件序列集合中寻找最优路径. 为了借助机器学习和启发式搜索的优势, 提高调度优化的求解质量和效率, 本文提出了一种基于库所赋时Petri网和监督学习的启发式优化方法. 首先, 利用库所赋时Petri网的运行规律, 设计了启发式数据集的生成算法; 其次, 设计库所赋时Petri网的全连接神经网络学习模型, 从数据集中学习Petri网行为的启发式; 再次, 以全连接神经网络模型作为启发式函数, 设计了库所赋时Petri网A*和集束搜索算法; 最后, 以某机器人柔性流水车间为例, 进行了系列数值实验. 本文方法获得了该流水车间库所赋时Petri网的高精度启发式, 其平均相对误差低于0.05%, 基于该启发式的A*和集束搜索算法均能快速求解给定任务的最优或近似最优的调度策略.
【关键词】
库所赋时Petri网; 全连接神经网络; 启发式函数; 机器人柔性流水车间
【引用格式】
李浚, 罗继亮, 李旭航, 等. 基于Petri网和监督学习的机器人柔性流水车间调度方法. 控制理论与应用, 2025, 42(5): 1008 – 1016
【全文链接】
https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=CCTA220810&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）。
【收录】
目前被美国《工程索引》（Ei Compendex）、SCOUPS、CSCD、美国的《化学文摘》(CA)、英国《科学文摘》(Inspec)、德国《数学文摘》、俄罗斯《文摘杂志》(AJ)、《日本科学技术振兴机构中国文献数据库》等国内外检索系统收录。
官网：https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/index.aspx
知网优先发表：https://navi.cnki.net/knavi/journals/KZLY/detail
投稿：https://jcta.ijournals.cn/cta_cn/ch/author/login.aspx
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【2024-2025年期刊合集】
2024年第41卷第7期（“秦化淑教授90寿诞—复杂系统控制理论及其应用”专刊）
2024年第41卷第6期（“数据与模型融合的智能调度优化”专刊）
2024年第41卷第3期（“人工智能驱动的过程工业自动化与智能化”专刊）
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