[00962845]无线网络化系统鲁棒优化与控制

该项目属于自动控制应用理论学科领域。提出融合无线通信技术的网络化控制系统性能优化与鲁棒控制系列方法，推动无线网络化控制技术进入分布式可实施阶段。中国科学院2015年在“网络控制科学学科战略发展报告”中指出无线网络化控制系统已成为控制科学领域研究的热点和发展趋势。现有将无线通信网络融入控制系统的研究主要集中在利用传感器网络实现分散信息的采集和传输，并对采集数据融合处理后形成闭环控制系统。然而无线环境的开放性，使得多种干扰随机并存，很难满足控制系统对数据传输可靠性、实时性的要求，导致控制系统性能下降甚至不稳定。 无线网络化控制系统设计主要存在以下挑战：(1)无线通信环境的开放性、时变性，使得信道特性复杂，环境参数、可控资源与用户服务需求之间的定性与定量关系难以刻画；(2)在不同信号衰落特性和网络拓扑结构下，控制系统信息的可靠传输难以保证；(3)由无线通信环境造成的诸多不确定因素与原有系统叠加，信息物理特性深度耦合，难以保证闭环控制系统稳定性和鲁棒性。针对上述挑战，该项目在国家自然科学基金、河北省自然科学基金等项目资助下，聚焦“无线网络化系统鲁棒优化与控制”这一科学问题，深入挖掘无线通信环境对控制性能的影响机理，致力于解决制约无线网络化控制系统研究发展的信息可靠传输、性能优化与鲁棒控制问题， 取得如下主要创新性成果：(1)建立了统计意义下动态无线信道特性和网络性能的参数化表示方法。将无线信号传输过程中的慢衰落、快衰落特性统一纳入信道特征描述之中，建立了衡量动态通信环境下信息可靠传输性能的综合表征方式，为无线信息可靠传输奠定模型基础。 (2)提出了控制系统无线信息可靠传输方案，系统地解决了路径选择、无线资源优化分配问题。在无线传感网络环境下，综合考虑影响信息传输可靠性的节点度、能量、干扰、信道质量等因素，建立鲁棒信息多路径传输机制，提出了无线资源分布式管理策略，实现网络信息点到点、端到端的可靠传输。 (3)提出了无线网络化控制系统的信息滤波与鲁棒控制解决方案。提出了事件驱动传输机制与非线性滤波器的协同设计方法，揭示了信息随机不确定与执行器饱和对控制系统的影响机理，解决了控制系统吸引域的估计问题，获得了鲁棒模糊调度控制律的设计方法，解决不确定环境下非线性控制系统的状态估计与鲁棒控制难题。该项目发表相关论文56篇，5篇代表性论文均为控制与通信领域知名期刊，平均影响因子4.59，SCI引用161次，单篇他引最高54次，谷歌学术引用372次。研究成果被IEEE会刊, Automatica, Future Generation Computer Systems, IEEE Sensors Journal, IEEE Systems Journal等国际顶级期刊的引文广泛地正面引用或评价。项目完成人入选河北省基金委“杰青”，“河北省青年拔尖人才”、“河北省三三三人才”3人。