系统科学与数学

系统学是什么

郭雷

2016, 36(3): 291-301. DOI: 10.12341/jssms12734

摘要 ( 633 )

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系统学是系统科学的基础理论.文章首先试图阐述系统学的内涵、基本内容、产生背景、主要目的;然后给出作者关于复杂性挑战、平衡性意义、系统复杂性定义、平衡性与复杂性关系等的认识;最后简述系统学的发展基础、系统学在科学技术与人类社会中的作用等.

多智能体协调控制的演化博弈方法

王龙，杜金铭

2016, 36(3): 302-318. DOI: 10.12341/jssms12735

摘要 ( 428 )

PDF (919KB) ( 426 )

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提出一种基于演化博弈理论的多智能体系统协调控制方法. 在所建立的数学模型框架中智能体根据其自身的利益, 通过局部交互, 在博弈竞争中学习, 自主调整其行为. 根据系统整体性能的要求, 通过选择合适的博弈类型、设计适宜的收益计算方法、更新进化规则等, 实现对多智能体系统的控制. 在演化过程中, 无需指定某些特定个体的具体动力学行为, 只需通过种群的自适应进化即可实现整体目标. 以分工合作问题为例, 详细解析所提出的控制方法, 通过理论分析和仿真验证该方法可以实现多智能体系统的自适应协调控制.

有限信域观点动力学建模和动态分析

张江波，洪奕光

2016, 36(3): 319-335. DOI: 10.12341/jssms12736

摘要 ( 290 )

PDF (595KB) ( 229 )

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介绍了有限信域观点动力学的一些研究成果. 首先介绍了几类经典的观点动力学模型; 其次重点介绍两类有限信域观点动力学模型, 即 Deffuant-Weisbuch (DW)模型和Hegselmann-Krause (HK)模型, 尤其是这两类模型不同种类的推广模型; 随后我们介绍相关的观点收敛性以及改进的有限信域观点动力学模型和相关的收敛性结果, 观点达到同步性的模型条件及参数条件, 并介绍了存在固执个体情形下观点具有波动性的观点动力学模型以及相关的理论结果.

不用饱和函数的重复学习控制

陈彭年，秦化淑，柳向斌

2016, 36(3): 336-348. DOI: 10.12341/jssms12737

摘要 ( 204 )

PDF (418KB) ( 223 )

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考虑一类高阶不确定非线性系统的跟踪控制问题, 系统的控制系数是一个依赖于系统输出的未知函数. 许多常见的机械和电机控制系统是这类系统的特例. 文章提出了一种不采用饱和函数的重复学习控制方法, 该方法能保证闭环系统中所有信号有界, 且跟踪误差和期望输入的估计误差都趋于零. 最后, 举了一个仿真例子, 仿真结果显示, 跟踪误差和期望输入的估计误差很快地趋于零, 这说明了文章方法的有效性.

带有Markovian跳变参数和执行器故障的切换LPV系统有限时间可靠控制

杨东，赵军

2016, 36(3): 349-360. DOI: 10.12341/jssms12738

摘要 ( 161 )

PDF (400KB) ( 202 )

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研究了一类带有 Markovian 跳变参数和执行器故障的切换 LPV 系统的有限时间可靠控制问题. 考虑的子系统都是参变子系统, 更具有一般性. 同时把此类系统要求转移概率完全已知的条件放宽到了转移概率部分未知的情形, 具有更少的保守性. 首先, 给出了保证带有 Markovian 跳变参数的切换 LPV 系统有限时间稳定的充分条件. 然后, 提出了带有 Markovian 跳变参数和执行器故障的切换 LPV 系统的有限时间可靠控制问题, 并设计了一个有限时间可靠控制器. 最后, 数值算例说明了所得结果的有效性.

有界Petri网的可逆性和活性的STP判别方法

韩晓光，陈增强，刘忠信，张青

2016, 36(3): 361-370. DOI: 10.12341/jssms12739

摘要 ( 267 )

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基于矩阵半张量积(the semi-tensor product, STP)方法研究了有界Petri网系统的可逆性和活性问题. 首先, 利用先前所建立的有界Petri网系统的状态演化方程, 分别给出了有界Petri网系统的可逆性和活性判别的充要条件. 文章的结果是基于矩阵形式的, 利用Matlab的STP工具箱, 可将Petri网系统的可逆性和活性判别问题转化为简单直接的矩阵计算问题. 所提出的方法不仅形式简单、计算方便, 而且易于计算机实现. 其次, 两个实例说明了文章所提出方法的可行性和有效性.

概率布尔网络的集合镇定控制

李睿，杨萌，楚天广

2016, 36(3): 371-380. DOI: 10.12341/jssms12740

摘要 ( 202 )

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探讨概率布尔网络的控制问题可以加深对生物系统内部机能的理解, 并有助于制定合理的措施实现复杂生物系统的有效调控. 文章考虑概率布尔网络的集合镇定控制问题, 以矩阵的半张量积作为主要的研究工具, 建立了概率布尔网络可全局镇定至给定目标状态集合的充分必要条件, 并进一步在网络可镇定时提出了镇定控制器的设计方法, 解决了概率布尔网络的集合镇定问题.

有限通信数据率下二阶连续多自主体系统的一致性研究

刘凯，慕小武

2016, 36(3): 381-389. DOI: 10.12341/jssms12741

摘要 ( 132 )

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有限通信数据率是网络通信中的重要约束条件.文章在有限通信数据率下研究了二阶连续多自主体系统的一致性问题,系统的状态信息部分可量测,利用可量测信息的量化信号,通过对其采样系统的分析,构建了二阶连续多自主体系统的一致性协议.同时,也给出了无向图下系统在有限通信数据率下的一致性协议的设计方法.最后,通过数值仿真验证理论结果.

切换布尔网络稳定性的牵制控制

李芳菲，孙继涛

2016, 36(3): 390-398. DOI: 10.12341/jssms12742

摘要 ( 219 )

PDF (346KB) ( 215 )

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研究了切换布尔网络稳定性的牵制控制问题.首先, 根据矩阵的半张量积的理论给出切换布尔网络的代数表达式. 接下来,分别给出算法选择切换布尔网络的牵制节点,以及给出牵制控制器的设计方案.最后给出数值例子验证文章所得结论的有效性.

多阶段协同拦截问题的制导方法研究

贺风华，马龙彪，姚郁，洪奕光

2016, 36(3): 399-412. DOI: 10.12341/jssms12743

摘要 ( 167 )

PDF (258KB) ( 237 )

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研究了多阶段协同拦截问题中多个飞行器分阶段发射协同拦截一个高机动目标.首先,给出了多阶段协同拦截问题的描述.由于测量噪声以及目标的不确定性,用一个动态分布描述目标的位置状态,该分布通过卡尔曼滤波得到.然后,基于最大拦截概率,将制导问题转化为覆盖控制问题以获得拦截器的期望位置.最后,基于传统的优化方法,给出了每个飞行器的制导控制律.

基于状态势博弈的电力系统分布式经济调度方法

梁易乐，刘锋，梅生伟

2016, 36(3): 413-425. DOI: 10.12341/jssms12744

摘要 ( 229 )

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未来电网中出现的主要变革之一在于电力系统电源结构的变化,分布式能源发电设备的广泛接入给传统调度与控制框架带来了严峻挑战.电力系统尤其是主动配电网中,调度控制体系的去中心化成为一种趋势.状态势博弈理论为电力系统分布式调度与控制体系的构建提供了一个良好框架.文章基于状态势博弈理论,给出了分布式电力系统经济调度的一般设计方法.该方法能够兼顾全网功率平衡约束与网络传输功率限制,同时实现主体间通信量极小化,因而具有较强的算法鲁棒性与实际应用价值.通过IEEE 9节点标准系统的仿真分析验证了所提方法的有效性及正确性.

三种单节点摄动对混合值逻辑网络极限集的影响

贾光钰，冯俊娥

2016, 36(3): 426-436. DOI: 10.12341/jssms12745

摘要 ( 207 )

PDF (339KB) ( 224 )

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研究了三种单节点摄动对混合值逻辑网络不动点和极限环的影响. 受布尔网络单节点摄动的启发, 文章首先在结构矩阵的基础上提出了混合值逻辑网络中单节点摄动的定义, 并利用矩阵半张量积的方法得到了单节点摄动下混合值逻辑网络的代数形式. 然后, 研究了结构矩阵与状态转移矩阵间的关系, 并提出了三种特殊类型的单节点摄动. 最后, 得到了三种单节点摄动对混合值逻辑网络的不动点及极限环影响的充分必要条件.

离散时间下广义多智能体系统基于观测器的分布式一致协议

崔玉龙，高利新，陈文海，郑海鹰

2016, 36(3): 437-452. DOI: 10.12341/jssms12746

摘要 ( 176 )

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研究了离散时间广义多智能体系统的容许性一致问题, 并设计了基于观测器的分布式控制协议. 假设每个智能体的动力学模型为离散时间的广义线性系统, 智能体间的通讯拓扑结构为固定的有向图. 在假设智能体的状态信息不能被直接利用的情况下, 设计了基于观测器的一致协议, 观测器的动力学模型是建立在正常线性系统之上, 而不是广义系统. 根据改进后的广义~Riccati~方程以及李亚普诺夫容许性定理, 得到了容许一致的充分性条件. 在文章所提供的设计方案下, 基于全维或降维观测器的一致性协议可以通过解一些特殊条件获得, 因此文章所提供的设计协议具有更强的包容性. 最后提供了数值模拟仿真,验证了文章结论的正确性.

量子比特系统的特征多项式表示

刘丽君，程书明，席在荣

2016, 36(3): 453-460. DOI: 10.12341/jssms12747

摘要 ( 218 )

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量子比特是量子信息与计算的基本单元. 如何表征、探测以及操纵多量子比特系统之间的量子关联是量子信息处理和量子测量理论的重要课题. 文章采用特征多项式方法表征量子比特系统, 并指出了这一方法在揭示多量子系统间量子关联中的重要性. 首先, 通过密度算子的特征多项式表示, 得到了密度算子正定性的充分必要条件. 其次, 通过研究两比特系统的量子关联, 推导出特征多项式系数与~Quantum Steering Ellipsoid~(QSE) 体积间存在的等式关系. 最后, 通过研究三比特纯态系统, 重新证明了系统之间量子关联存在单配关系.

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