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2021年湖北省科技奖励提名项目公示
2021-06-17 10:26  

 

项目名称:复杂系统输出反馈控制与滤波

二、提名者及提名意见

提名者:湖北省教育厅

提名意见近些年来,随着现代系统复杂化程度越来越高,对系统状态的检测变得更加困难,利用系统的测量输出对系统进行控制和状态估计已经成为现代工业复杂系统分析与设计的主流方法之一。该项目紧紧围绕复杂系统输出反馈控制与滤波这个关键科学问题,开展了广泛深入的研究工作,取得了重要的科学进展,主要创新成果包括:

1、提出了输出反馈H∞控制器设计新方法。给出了容错H∞控制器设计,实现了系统故障补偿和性能优化;提出了Chang-Yang解耦方法,获得了保守性更小的H∞控制器设计条件。

2、提出了鲁棒滤波器设计新方法和量化滤波新问题。给出了保守性更小的鲁棒滤波器设计条件;首次研究了多路信号量化滤波问题。

支撑成果的5篇代表性论文他引总次数386次,研究结果得到了国内外同行学者的正面客观评价,项目成果还启发了其他诸多学者的研究工作。该项目完成人在系统分析与设计方面有着良好紧密的合作,取得了有价值的研究成果,在学术界产生了较大的学术影响力。

我单位认真审阅了提名书及附件材料,确认提名材料真实有效、知识产权清楚,郑重提名该项目申报湖北省自然科学奖。

三、项目简介

近些年来,随着现代系统复杂化程度越来越高,对系统状态的检测变得更加困难,利用系统的测量输出对系统进行控制和状态估计已经成为现代工业复杂系统分析与设计的主流方法之一。该项目紧紧围绕复杂系统输出反馈控制与滤波这个关键科学问题,在国家自然科学基金等重要项目的持续资助下,在核心问题上取得了创新性的研究成果,重要的科学发现如下:

1、提出了输出反馈H∞控制器设计新方法。结合自适应技术和线性矩阵不等式(LMI)技术, 设计了动态输出反馈容错H∞控制器同时实现系统的故障补偿和性能优化。另一方面,提出了新的非线性矩阵不等式解耦方法(Chang-Yang解耦方法),给出了输出反馈H∞控制器LMI设计条件,从理论角度严格证明了所提出设计条件包含了现有的经典结果作为一特殊情况,因此具有更小的设计保守性。此外,该解耦方法已被推广到量化输出反馈H∞控制器设计。

2、提出了鲁棒滤波器设计新方法和量化滤波新问题。采用参数依赖Lyapunov函数并引入松弛变量设计了鲁棒滤波器,降低了已有结果的保守性。而考虑到实际的系统中存在多路信号传输,与通常只考虑测量信号单路量化的滤波研究相比,滤波误差系统多路信号量化问题首次被提出,该问题更具实际意义。利用模糊系统模型对不确定非线性系统进行描述,给出了多路量化滤波器设计条件。

5篇代表性论文全部发表在IEEE汇刊和国内知名学术期刊上,其中代表性论文1发表在国际控制领域顶级期刊IEEE TAC、代表性论文23发表在国际控制领域权威期刊IEEE TII、代表性论文4发表在国内控制领域顶级期刊《自动化学报》、代表性论文5发表在国内控制领域权威期刊《控制理论与应用》。5篇代表性论文他引总次数386次,包括3ESI高被引论文(Top 1%)和2ESI热点论文(Top 0.1%)。研究结果得到了包括科学院院士、工程院院士、国际期刊主编以及IEEE Fellow在内的多位学者的正面客观评价。本项目的研究成果于2013年获得中国自动化学会(CAA)自然科学奖二等奖1项和辽宁省自然学术成果二等奖1项。

第一完成人常晓恒,工学博士、湖北省“楚天学者”特聘教授、武汉科技大学和辽宁工程技术大学博士生导师;国家科技奖励评审专家;以第一作者在IEEE汇刊发表学术论文19篇、以独立作者在Springer出版英文学术专著2部;以第一作者或通讯作者发表的学术论文中,16篇入选ESI高被引论文(Top 1%)、5篇入选ESI热点论文(Top 0.1%);担任三个国际期刊Associate Editor, AMC (Elsevier)TIMC (Sage)IJCAS (Springer)和一个国际期刊Editorial Board Member, IJMIC (Inderscience)

代表性论文目录

[1]<![endif]>Xiao-Heng Chang, Guang-Hong Yang. New results on output feedback H control for linear discrete-time systems. IEEE Transactions on Automatic Control, 2014, 59(5): 1355-1359.

[2]<![endif]>Xiao-Heng Chang, Yi-Ming Wang. Peak-to-peak filtering for networked nonlinear DC motor systems with quantization. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2018, 14(12): 5378-5388.

[3]<![endif]>Xiao-Heng Chang, Jun Xiong, Zhi-Min Li, Ju H. Park. Quantized static output feedback control for discrete-time systems. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2018, 14(8): 3426-3435.

[4]<![endif]>Xiao-Zheng JIN, Guang-Hong YANG, Xiao-Heng CHANG, Wei-Wei CHE. Robust fault-tolerant H control with adaptive compensation. Acta Automatica Sinica(《自动化学报》英文版), 2013, 39(1): 31-42.

[5]<![endif]>Xiaoheng CHANG, Guanghong YANG. Robust H-infinity filtering for uncertain discrete-time systems using parameter-dependent Lyapunov functions. Journal of Control Theory and Applications(《控制理论与应用》英文版), 2013, 11(1): 122-127.

主要完成人及完成单位

主要完成人:常晓恒、金小峥、熊军、车伟伟

完成单位:武汉科技大学、沈阳大学

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