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控制与决策 2023年第5期38卷 1336-1344页

作者：时侠圣孙佳月徐磊杨涛安徽大学人工智能学院合肥230601 大连理工大学工业装备智能控制与优化教育部重点实验室辽宁大连116024 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110004

分布式资源分配问题旨在满足局部约束下完成一定量资源分配的同时使全局成本函数最小.首先,针对无向连通网络下二阶积分器型线性智能体系统,结合Karush-Kuhn-Tucker条件,提出一种初始值任意的分布式优化算法,其中,全局等式约束对偶变量... 详细信息

分布式资源分配问题旨在满足局部约束下完成一定量资源分配的同时使全局成本函数最小.首先,针对无向连通网络下二阶积分器型线性智能体系统,结合Karush-Kuhn-Tucker条件,提出一种初始值任意的分布式优化算法,其中,全局等式约束对偶变量实现比例积分控制,局部凸函数不等式约束对偶变量实现自动获取.当全局成本函数为非光滑凸函数时,借助集值LaSalle不变性原理理论证明所提出算法渐近收敛到全局最优解.其次,将所提出算法推广至无向连通网络下参数未知的Euler-Lagrange多智能体系统.当全局成本函数为非光滑凸函数时,借助Barbalat引理理论证明所提出算法渐近收敛到全局最优解.最后,通过数值仿真验证了所提算法的有效性.

关键词：自适应初始值任意非光滑资源分配二阶系统

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基于整体辨识策略的非线性自适应控制方法

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控制理论与应用 2023年第11期40卷 2039-2048页

作者：张政煊杨翊卓代伟周平杨春雨中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221008 北京科技大学自动化学院北京100083 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

针对一类离散时间下的未知动态非线性系统,为解决传统自适应控制方法在交替辨识非线性系统时由于辨识精度低而导致的控制性能差的问题,本文提出了一种基于整体辨识策略的未建模动态补偿的自适应控制方法.利用随机向量函数链接(RVFL)网... 详细信息

针对一类离散时间下的未知动态非线性系统,为解决传统自适应控制方法在交替辨识非线性系统时由于辨识精度低而导致的控制性能差的问题,本文提出了一种基于整体辨识策略的未建模动态补偿的自适应控制方法.利用随机向量函数链接(RVFL)网络的直链与增强结构特性挖掘其与低阶线性模型和高阶未建模动态项的等价对应关系,并融入权值偏差惩罚项,设计了网络模型参数在线更新算法辨识非线性系统参数.根据在线辨识的线性模型参数和未建模动态估计量,采用一步超前最优控制策略设计线性控制器和未建模动态补偿器.数值仿真表明,所提方法优于交替辨识下的非线性自适应控制方法,并通过工业应用的仿真研究验证所提方法在工业上的可用性.最后,对本文控制方法在实际应用中的潜在问题及理论受限条件的放松进行分析和展望.

关键词：随机向量函数链接网络非线性自适应控制未建模动态补偿输出权值偏差惩罚

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非平衡数据下基于自适应迁移与宽度学习的多工况故障诊断

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中国科学：信息科学 2023年第5期53卷 946-971页

作者：姜午恺周平东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110819 中国矿业大学煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室徐州221116

针对高维不平衡数据的多工况故障诊断难题,提出一种非平衡数据条件下基于动态自适应迁移的宽度学习方法 (TL-BLS),并应用于污水处理过程的多工况故障诊断.首先,针对工业过程中不同工况下存在数据分布差异过大的问题,采用迁移学习流形变... 详细信息

针对高维不平衡数据的多工况故障诊断难题,提出一种非平衡数据条件下基于动态自适应迁移的宽度学习方法 (TL-BLS),并应用于污水处理过程的多工况故障诊断.首先,针对工业过程中不同工况下存在数据分布差异过大的问题,采用迁移学习流形变换方法拉近源域数据和目标域数据的距离;其次,针对后续自适应迁移中需要伪标签的条件,提出考虑数据不平衡的两阶段目标域伪标签预测方法,第一阶段使用基于类间关系的伪标签方法得到可靠度高的伪标签,第二阶段使用考虑子集差异的集成方法来获得可靠度更高且兼顾数据不平衡问题的伪标签;最终,建立带流形正则化项和具有动态平衡因子的自适应迁移与宽度学习方法,并在宽度学习系统和自适应迁移中引入权重矩阵来解决数据非平衡的问题,实现多工况过程下的故障诊断.污水处理过程数据实验及其比较分析表明所提方法具有更优的故障识别效果和更好的实用性.

关键词：故障诊断迁移学习宽度学习系统流形学习集成学习污水处理过程非平衡数据

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基于RIS相位一致性算法的数据通信时延分布建模与最优调控

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中国科学:信息科学 2025年第2期55卷 388-400页

作者：刘辉代学武秦飞肖玉聪赵晓华东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110819 中国科学院大学电子与通信工程学院北京101408 清能华控科技有限公司天津300308

本文针对工业环境中无线莱斯(Rician)多径衰落信道导致的数据传输时延不确定性问题,研究了如何利用可重构智能超表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)技术调控通信环境,减少传输时延的抖动,从而为工业控制系统等时间敏感型应... 详细信息

本文针对工业环境中无线莱斯(Rician)多径衰落信道导致的数据传输时延不确定性问题,研究了如何利用可重构智能超表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)技术调控通信环境,减少传输时延的抖动,从而为工业控制系统等时间敏感型应用提供更优质的通信服务.本文以减少时延分布的离散程度为目标,构建了融合RIS技术的工业环境无线莱斯信道模型,分析了发射功率和RIS相位对传输时延分布的影响,提出了一种通过调节RIS相位来优化通信时延概率密度函数(probability density function,PDF)的相位一致算法.证明了在信道状态已知的理想情况下,该相位一致算法能够在任意给定发射功率下得到RIS相位的理论最优解和传输时延方差的理论最小值.针对实际工业环境中信道状态未知的情况,本文进一步提出了一种基于遗传算法的相位优化算法,通过迭代方式使传输时延PDF接近理论最优解.仿真结果表明,通过RIS调控信道,在相同发射功率下,传输时延的均值可减少7.7%~30.9%,方差可减少74.3%~87.4%,具有绿色节能的优势.

关键词：多径衰落可重构智能超表面通信时延概率密度函数相位一致算法

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基于鲁棒性能的信息物理融合系统乘性攻击检测

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控制理论与应用 2022年第10期39卷 1952-1960页

作者：赵振根李渝哲南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室辽宁沈阳110004

针对信息物理融合系统乘性攻击检测的难题,本文提出两种基于鲁棒性能的乘性攻击检测与数据驱动实现策略.首先,利用互质分解和间隙度量理论,建立信息物理融合系统和乘性攻击模型.其次,利用稳定裕度性能指标,评估乘性攻击对闭环系统稳定... 详细信息

针对信息物理融合系统乘性攻击检测的难题,本文提出两种基于鲁棒性能的乘性攻击检测与数据驱动实现策略.首先,利用互质分解和间隙度量理论,建立信息物理融合系统和乘性攻击模型.其次,利用稳定裕度性能指标,评估乘性攻击对闭环系统稳定性能的影响,给出了稳定裕度的下界.再次,提出基于稳定裕度和基于残差鲁棒性能的乘性攻击检测策略,并设计相应的检测阈值和检测逻辑.进一步,利用子空间辨识方法,在线辨识稳定裕度和残差鲁棒性能,提出基于鲁棒性能的乘性攻击检测的数据驱动实现方法.最后,利用飞行器系统的仿真,验证了所提出的基于鲁棒性能的乘性攻击检测方法的有效性.

关键词：信息物理融合系统攻击检测稳定裕度数据驱动

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间歇过程动态潜结构阶段划分与在线监控

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控制理论与应用 2022年第2期39卷 307-316页

作者：胡磊刘强吴永建范自柱东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 华东交通大学江西省先进控制与优化重点实验室江西南昌330000

阶段划分是间歇过程准确建模和有效监控的前提.针对传统阶段划分方法未考虑间歇过程的动态性造成阶段划分不准确、影响监控精度,且具有参数选择难、鲁棒性差的局限,提出一种基于动态潜结构的动态间歇过程阶段划分与在线监控方法.首先,... 详细信息

阶段划分是间歇过程准确建模和有效监控的前提.针对传统阶段划分方法未考虑间歇过程的动态性造成阶段划分不准确、影响监控精度,且具有参数选择难、鲁棒性差的局限,提出一种基于动态潜结构的动态间歇过程阶段划分与在线监控方法.首先,对间歇过程三维张量数据沿变量方向展开,并增加时滞变量构建增广矩阵来提取过程动态关系;然后,以增广矩阵作为输入,定义一种新的基于解释方差变化的合并代价函数,衡量不同子序列之间的动态潜结构相似度;利用上述动态潜结构相似度的衡量标准,提出基于自底向上启发式搜索策略的动态间歇过程阶段划分方法;最后,对划分得到的各阶段分别建立基于动态主元分析的子阶段模型和统计指标来实现在线监控.采用青霉素补料分批发酵过程数据开展实验研究,结果表明了所提方法的有效性和优越性.

关键词：间歇过程过程监控动态主元分析相似性度量

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基于随机配置网络的非线性系统智能建模方法

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控制与决策 2022年第10期37卷 2559-2564页

作者：陶金梅牛宏张亚军李旭生辽宁石油化工大学理学院辽宁抚顺113001 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110004

针对一类非线性离散动态系统,研究非线性系统的智能建模方法.首先,采用带遗忘因子的递推最小二乘法对低阶模型的未知参数进行辨识;然后,对高阶非线性部分采用随机配置网络进行估计;最后,利用两种辨识方法在外部误差准则下对系统进行交... 详细信息

针对一类非线性离散动态系统,研究非线性系统的智能建模方法.首先,采用带遗忘因子的递推最小二乘法对低阶模型的未知参数进行辨识;然后,对高阶非线性部分采用随机配置网络进行估计;最后,利用两种辨识方法在外部误差准则下对系统进行交替辨识,进而提出一种改进的非线性系统交替辨识的智能建模方法.将随机配置网络与递推最小二乘算法相结合,可有效提高非线性系统的辨识精度,并且通过数值仿真实验进行对比分析以验证所提出算法的有效性.

关键词：非线性系统高阶非线性项递推最小二乘法随机配置网络智能建模

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强化学习与自适应动态规划:从基础理论到多智能体系统中的应用进展综述

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控制与决策 2023年第5期38卷 1200-1230页

作者：温广辉杨涛周佳玲付俊杰徐磊东南大学系统科学系南京211189 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110819 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081

近年来,强化学习与自适应动态规划算法的迅猛发展及其在一系列挑战性问题(如大规模多智能体系统优化决策和最优协调控制问题)中的成功应用,使其逐渐成为人工智能、系统与控制和应用数学等领域的研究热点.鉴于此,首先简要介绍强化学习和... 详细信息

近年来,强化学习与自适应动态规划算法的迅猛发展及其在一系列挑战性问题(如大规模多智能体系统优化决策和最优协调控制问题)中的成功应用,使其逐渐成为人工智能、系统与控制和应用数学等领域的研究热点.鉴于此,首先简要介绍强化学习和自适应动态规划算法的基础知识和核心思想,在此基础上综述两类密切相关的算法在不同研究领域的发展历程,着重介绍其从应用于单个智能体(控制对象)序贯决策(最优控制)问题到多智能体系统序贯决策(最优协调控制)问题的发展脉络和研究进展.进一步,在简要介绍自适应动态规划算法的结构变化历程和由基于模型的离线规划到无模型的在线学习发展演进的基础上,综述自适应动态规划算法在多智能体系统最优协调控制问题中的研究进展.最后,给出多智能体强化学习算法和利用自适应动态规划求解多智能体系统最优协调控制问题研究中值得关注的一些挑战性课题.

关键词：强化学习自适应动态规划多智能体系统马尔科夫决策过程序贯决策最优协调控制

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基于自适应动态规划的量化通信下协同最优输出调节

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自动化学报 2025年第4期51卷 813-823页

作者：王冰洁徐磊林宗利施阳杨涛东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110819 弗吉尼亚大学电气和计算机工程系美国夏洛茨维尔22904 维多利亚大学机械工程系加拿大维多利亚V8P5C2

考虑了量化通信下多智能体系统的协同最优输出调节问题.为降低通信负担,利用取整量化器将智能体之间传输的浮点数数据转化为整数,从而减少通信信道中传输数据的比特数.通过将量化器引入编码−解码方案中,设计分布式量化观测器,保证在量... 详细信息

考虑了量化通信下多智能体系统的协同最优输出调节问题.为降低通信负担,利用取整量化器将智能体之间传输的浮点数数据转化为整数,从而减少通信信道中传输数据的比特数.通过将量化器引入编码−解码方案中,设计分布式量化观测器,保证在量化通信下,每个跟随者对外部系统状态的估计误差渐近收敛至零.在此基础上,在多智能体系统动态未知的情况下,提出基于自适应动态规划的数据驱动算法,在线学习次优控制策略,解决协同最优输出调节问题,保证每个跟随者的输出信号渐近跟踪参考信号,并抑制由外部系统产生的干扰信号.最后,在智能车联网自适应巡航控制系统上进行仿真实验并验证了所提方法的有效性.结果表明与精确通信相比,量化通信下比特数降低了58.33%.

关键词：自适应动态规划多智能体系统输出调节量化通信

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电熔镁炉多模态信息工况智能识别方法研究

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控制理论与应用 2024年

作者：李帷韬顾嘉钦王殿辉吴高昌合肥工业大学电气自动化与工程学院中国矿业大学人工智能研究院东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室

针对电熔镁炉识别过程中出现的模态完备性不足问题.本文阐述了一种电熔镁炉多模态信息工况智能识别方法.首先通过语义神经网络提取工况图像特征和双向编码语言模型提取语言特征,构建多模态工况的完备联合特征向量,并通过Transformer编... 详细信息

针对电熔镁炉识别过程中出现的模态完备性不足问题.本文阐述了一种电熔镁炉多模态信息工况智能识别方法.首先通过语义神经网络提取工况图像特征和双向编码语言模型提取语言特征,构建多模态工况的完备联合特征向量,并通过Transformer编码层实现全局交互,捕捉视觉与语言信息的细粒度对齐.引入自适应Transformer解码层的自注意力机制,采用全连接网络获得多模态工况识别结果.基于强化学习定义门控单元评估策略,实时评估不确定工况识别结果,构建解码层的动态调节机制,以获取多模态工况的细粒度特征,并采用模糊积分集成模型库的识别结果.实验证明了本方法的有效性和鲁棒性.

关键词：电熔镁炉多模态强化学习 Transformer 工况识别

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