【CAC 2018分论坛】专题论坛：不确定与非线性系统控制与优化

2018 年 11 月 26 日 中国自动化学会

中国自动化大会是由中国自动化学会主办的国内最高层次的自动化、信息与智能科学领域的大型综合性学术会议，2018年中国自动化大会（CAC2018）的主题为“自动化创造智慧社会”，大会将于2018年11月30日至12月2日在西安召开。本次大会由西安交通大学承办。

CAC 2018将为全球自动化、信息与智能科学领域的专家学者和产业界的同仁展示创新成果、展望未来发展的高端学术平台，加强不同学科领域的交叉融合，引领自动化、信息、智能科学与技术的发展。

今天为大家介绍的是CAC 2018专题论坛：不确定与非线性系统控制与优化的背景，及相应的两位论坛主席与八位报告专家。

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专题背景

不确定性和非线性是现实世界的两个主要特性。针对具有不确定性和非线性动态的复杂系统的分析、控制与优化既具有广泛的工程应用，又是现代控制理论与工程的主要研究课题之一。“不确定与非线性系统控制与优化”专题论坛将邀请与该方向有关的八位同行学者，开展深入探讨，呈现有关最新研究成果。

论坛主席及报告专家

论坛主席

论坛主席简介：张焕水，教授，1997年获东北大学工业自动化工学博士学位。1998至2003年先后在新加坡南洋理工大学和香港理工大学从事博士后以及访问学术研究。1994年晋升为副教授，1999年晋升为教授，2003年8月受聘哈尔滨工业大学教授、博士生导师，2006年当选山东省首批“泰山学者”，并加入山东大学控制科学与工程学院。2008年获得国家杰出青年基金，2010年受聘教育部“长江学者”特聘教授。

张焕水教授的主要研究方向为最优估计与控制理论、随机系统、时滞系统、网络控制系统、多自主体系统。曾担任《IEEE Trans. on Automatic Control》、《IEEE Transactions on Circuits and Systems Part I: Regular Papers》等多个学术期刊的编委以及关肇直奖第八届评奖委员会委员。

论坛主席简介：郭雷，1966年生于山东曲阜。分别于1988年、1991年获得学士和硕士学位，1997年获得东南大学博士学位。1999至2004年曾在英国、法国等地从事科学研究。现任北京航空航天大学教授，“飞行器控制一体化技术”国防科技重点实验室副主任，智能感知与控制一体化技术研究中心主任，教育部创新团队和科技部重点领域创新团队学术带头人，北京市第十四、十五届人大代表；曾获得中组部万人计划科技创新领军人才、教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者、国家新世纪百千万工程人才、国家有突出贡献中青年专家、国务院政府特殊津贴等荣誉称号。研究方向为抗干扰控制理论、智能感知与控制系统技术。研究成果曾获得2007年教育部自然科学一等奖、2013年国家自然科学二等奖和2017年国防技术发明一等奖。

报告专家

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12月1日下午报告专家

报告专家简介：孙振东，国家杰青，“973”项目首席科学家，中科院“百人计划”入选者，中国科学院数学与系统科学研究院研究员。分别从中国海洋大学、厦门大学、北航获得学士、硕士和博士学位。曾任职于清华大学、北航、爱尔兰国立大学梅努斯分校、华南理工大学。研究领域包括复杂动态系统的混合控制设计、微纳机电系统的优化集成、公共卫生大数据建模与分析。以第一作者完成2部研究切换系统的学术专著，均由Springer公司出版。目前担任IEEE Transactions on Automatic Control及International Journal of Robust and Nonlinear Control等期刊编委。

报告题目：切换系统的设计与优化：一个路径依赖的状态反馈方法

报告摘要：切换系统是一类多模型交互的混杂系统，其运行-监控双层结构为复杂动态系统的建模、分析、控制和优化提供了坚实的理论框架与应用范式。我们针对一类自治切换线性系统，提出分段路径状态反馈的切换策略，证明其在镇定设计方面的普适性，并讨论其在各类系统不确定性下的鲁棒性能。进一步，通过适当的扩展，建立改善系统暂态性能的局部优化策略。

报告专家简介：邓飞其，1983年于湖南大学获理学学士学位，1997年于华南理工大学获工学博士学位，其后任教于华南理工大学。先后于香港中文大学、美国伊利诺伊州立大学工作、学习。历任IEEE SMC Guangzhou Chapter主席、中国系统工程学会理事，现任IEEE CSS Guangzhou Chapter Chair、中国自动化学会控制理论专业委员会委员、广东省物联网技术标准委员会主任、IEEE Access Associate Editor、《华南理工大学学报》（自然科学版）副主编、《控制理论与应用》、SCI收录刊物《系统工程与电子技术》、《系统工程学报》、《系统与控制纵横》等刊编委、TCCT随机系统控制学组主任、山东科技大学兼职教授。

报告题目：Stabilisation of hybrid stochastic systems in the presence of asynchronous switching and input delay

报告摘要：The talk concerns the pth moment and almost sure stabilization of a class of nonlinear hybrid stochastic system with input delays in both the switching signal and the state. By using Lyapunov functional approach, sufficient conditions are established in terms of sizes of the delays ensuring the pth moment exponential stability of the system. By developing a composite mode dependent Lyapunov function approach, we derive novel almost sure exponential stability criteria for a delay-free hybrid stochastic system without imposing the stability condition on the subsystems. The almost sure stability property of the hybrid system with delayed feedback controller is confirmed to be preserved as long as the corresponding delay-free system is almost sure exponential stabilization and the delays are small enough. Numerical examples are applied to demonstrate the theoretical results.

报告专家简介：王龙，1992年于北京大学获得博士学位。1993年在加拿大多伦多大学作博士后，1995-1997年获德国洪堡基金资助在德国宇航中心进行合作研究。现为北京大学教授、博士生导师、长江学者，是“新世纪百千万人才工程”国家级人选、国家杰出青年科学基金获得者。近年来，王龙教授主要从事复杂系统智能控制、网络化控制系统的分析与综合、集群行为与集群智能、演化博弈与群体决策等方面的研究工作，特别是在参数摄动系统、离散事件系统、混合集成系统的分析与控制方面，作出了突出贡献，取得了一系列具有国际水平的重要成就，其研究成果被国内外广泛引用，并获得国家教委霍英东奖（研究类一等奖）、国家自然科学奖(二等奖)、国家教委科技进步奖（一等奖）、教育部自然科学奖（一等奖）、第一届Ho Outstanding Paper Award、第一届关肇直控制理论奖等多项奖励。曾应邀赴美国讲学，并在亚太地区国际学术大会上作大会报告。

报告题目：CONTROL3.0 and Human-machine Games

报告摘要：The controllability of complex networks has received much attention recently, which tells whether we can steer a system from an initial state to any final state within finite time with admissible external inputs. In order to accomplish the control in practice at the minimum cost, we must study how much control energy is needed to reach the desired final state. At a given control distance between the initial and final states, existing results present the scaling behavior of lower bounds of the minimum energy in terms of the control time analytically. However, to reach an arbitrary final state at a given control distance, the minimum energy is actually dominated by the upper bound, whose analytic expression still remains elusive. Here we theoretically show the scaling behavior of the upper bound of the minimum energy in terms of the time required to achieve control. Apart from validating the analytical results with numerical simulations, our findings are feasible to the scenario with any number of nodes that receive inputs directly and any types of networks. Moreover, more precise analytical results for the lower bound of the minimum energy are derived in the proposed framework. Our results pave the way to implement realistic control over various complex networks with the minimum control cost.

报告专家简介：郭雷，1966年生于山东曲阜。分别于1988年、1991年获得学士和硕士学位，1997年获得东南大学博士学位。1999至2004年曾在英国、法国等地从事科学研究。现任北京航空航天大学教授，“飞行器控制一体化技术”国防科技重点实验室副主任，智能感知与控制一体化技术研究中心主任，教育部创新团队和科技部重点领域创新团队学术带头人，北京市第十四、十五届人大代表；曾获得中组部万人计划科技创新领军人才、教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者、国家新世纪百千万工程人才、国家有突出贡献中青年专家、国务院政府特殊津贴等荣誉称号。研究方向为抗干扰控制理论、智能感知与控制系统技术。研究成果曾获得2007年教育部自然科学一等奖、2013年国家自然科学二等奖和2017年国防技术发明一等奖。

报告题目：复合分层抗干扰控制新进展—强抗扰控制方法

报告摘要：关于多源干扰系统的复合分层抗干扰控制（CHADC）理论近年来发展迅速,已在航空航天、先进制造等领域得到成功应用。本报告从抗扰与治病的关系谈起，介绍复合分层抗干扰控制的若干最新进展，以及CHADC与DOBC、ADRC、H无穷控制的联系与区别。提出一种可同时实现DOBC和ADRC功能、具有较强抗干扰能力的复合分层抗干扰控制新进展—强抗扰控制方法。

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12月2日下午报告专家

报告专家简介：李世华，东南大学二级教授，自动化学院副院长，江苏省自动化学会秘书长，IEEE工业电子系统协会运动控制技术委员会委员、电机技术委员会委员。从事机电系统的非线性控制理论及应用方面的研究工作，包括非光滑控制理论，干扰观测控制理论及其在运动控制、交流伺服、汽车电子、电力电子系统应用等。负责完成科研项目三十多项，其中主持国家自然科学基金3项、973子课题1项、省部级基金8项、企业委托等其它项目20余项，与企业合作完成国家十二五863重大项目1项。致力于走控制理论与应用结合之路，研究成果已经为企业产生了显著的经济效益。出版英文专著1部、中文专著1部，发表论文200多篇，其中SCI论文100余篇。获得教育部自然科学奖二等奖1次（排名第1）、江苏省科学技术进步二等奖1次（排名第2）。入选江苏省杰出青年基金计划和教育部新世纪优秀人才计划。连续三年年入选Elsevier中国高被引学者，入选2017年科睿唯安全球高被引科学家榜单。

报告题目：机电系统非线性抗干扰控制方法及其应用研究

报告摘要：机电系统存在各类非线性环节：摩擦、间隙迟滞、饱和等，参数不确定、摄动以及外部干扰无处不在，这些因素极大地影响了机电系统闭环性能。与高增益以及PID等控制等方法相比，基于时域频域先进建模、分析与干扰估计前馈补偿的非线性控制方法给出了另外一种不同的解决途径，它可以很好地提升闭环系统的精度和抗干扰性能。本次报告将讨论如何提高闭环系统的抗干扰性能和精度，分析了传统PID控制算法的理论局限性，给出了这方面的一些最新理论研究进展和成果；结合运动控制、电力电子系统、过程控制、飞控系统等不同应用特点，探讨了几种不同的应用设计案例，展示了实验验证结果。

报告专家简介：苏为洲，1983、1986年在东南大学自动控制系获得学士和硕士学位，1996年于新加坡南洋理工大学获得电机工程硕士学位，2000年获澳大利亚纽卡斯大学电机工程博士学位。1986-1994年任教于东南大学自动控制系，2000-2004年在纽卡斯大学、香港科技大学等校任博士后。2004年起任教于华南理工大学，现任华南理工大学自动化学院教授、博士生导师。苏为洲教授的研究领域包括：基于网络的控制和信号处理、随机线性系统的镇定与最优控制、鲁棒与最优控制、反馈系统性能极限分析、伺服系统的建模与最优控制等。

报告题目：伺服控制系统工程设计—问题与实例

报告摘要：伺服控制系统是装备制造、国防、移动通讯、深空探测等领域中的基础性单元，其中的控制算法设计是一项瓶颈性技术。我们将结合印刷设备、移动天线中的伺服控制系统，探讨伺服控制系统的建模、分析与设计问题。在建模方面，我们将着重讨论系统模型特别是系统不确定性在频域中的描述与验证；然后，我们将以伯德积分为工具讨论系统设计目标的选取等问题；最后，我们讨论伺服系统的H2-Hinf双目标最优设计问题和相应的设计方法。

报告专家简介：张天平，扬州大学信息工程学院自动化系主任，教授，博士生导师，控制科学与工程学科带头人。现为中国自动化学会智能自动化专业委员会委员，中国人工智能学会智能空天系统专业委员会委员，江苏省自动化学会常务理事，江苏省自动化学会控制理论及应用专业委员会副主任委员。1992年获华东师大数学系运筹学与控制论专业硕士学位，1996年4月获东南大学自动化所自动控制理论及应用专业博士学位。2005年10月至2006年10月在新加坡国立大学电气与计算机工程系访问。1998年被评为江苏省优秀青年骨干教师，2016年入选扬州大学高端人才支持计划领军人才项目。是国家自然科学基金面上项目、优青、杰青项目的通讯评审专家；是信息部重点项目会评专家；是科技部智能机器人重点专项会评专家；是2013年中国智能自动化会议组织委员会主席；是2015年中国智能系统会议程序委员会主席。

目前主要从事复杂系统的鲁棒自适应控制、智能控制及非线性系统的控制研究；先后主持5项国家自然科学基金面上项目，参于国家自然科学基金项目4项。近年来，在Automatica、IEEE Trans on Automatic Control、IEEE Trans on Neural Networks and Learning Systems、IEEE Trans on Fuzzy Systems、IEEE Trans on Systems，Man，and Cybernetics：Systems、Int. J. Robust Nonlinear Control、Information Sciences、IET Control Theory and Applications、Int. J. Adaptive Control and Signal Process 等重要学术刊物及国内外重要学术会议上发表论文260余篇，SCI收录50余篇，EI收录160余篇，SCI单篇最高他引300余篇次。指导的研究生中4篇硕士论文获江苏省优秀硕士论文。

报告题目：具有约束和多种不确定性的非线性系统稳定自适应控制

报告摘要：首先，介绍系统不确定性的主要形式以及常见的几类非线性系统，进一步，简要介绍后推与动态面控制设计的主要思想以及在控制器设计中的优缺点。其次，介绍处理未建模动态、输出约束和状态约束常用的几种方法，存在的优缺点；处理增益符号未知、状态约束的两个引理；基于动态面控制技术所设计的闭环系统的稳定性分析。最后，对具有动态不确定性和全状态约束的纯反馈非线性系统，通过引入非线性映射，并利用改进的动态面控制设计方法，讨论全状态约束条件下自适应动态面控制设计、稳定性分析；进一步给出了控制增益符号未知条件下受限系统的自适应跟踪控制设计及稳定性分析；此外，利用障碍李亚普夫函数，讨论一类具有输出约束的块结构严格反馈MIMO非线性系统的自适应输出跟踪控制问题。

报告专家简介：张焕水，教授，1997年获东北大学工业自动化工学博士学位。1998至2003年先后在新加坡南洋理工大学和香港理工大学从事博士后以及访问学术研究。1994年晋升为副教授，1999年晋升为教授，2003年8月受聘哈尔滨工业大学教授、博士生导师，2006年当选山东省首批“泰山学者”，并加入山东大学控制科学与工程学院。2008年获得国家杰出青年基金，2010年受聘教育部“长江学者”特聘教授。

报告题目：最优二次（LQ）控制的挑战、新进展及应用

报告摘要：线性最优二次控制（LQ）是现代控制理论的基本问题，该问题虽经过过去半个多世纪广泛的研究，但至今仍然存在一些基础问题有待解决，如奇异（非正则）LQ control，时滞系统随机LQ控制等，由此阻碍了相关理论的发展和实际问题的解决。本报告将综述最优二次控制存在的挑战，挑战的原因，及其解决这些问题的关键方法，同时指出这些问题的解决对相关问题的解决包括网络控制和多智能体趋同控制研究的推动作用。

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