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  • 在驾驶员与自动化系统双重循环结构下的间接共享转向控制

    摘要:由于全自动驾驶车辆技术中存在关键缺陷,人机协作驾驶在当今的交通系统中仍然具有重要意义。与传统的共享控制结构不同,本文提出了一种双环结构,用于驾驶员与自动化系统之间的间接共享转向控制。与串联式间接共享控制相比,这种并行式间接共享控制将转向角度的权限分配系统纳入框架中,以合理分配相应的权重系数,并根据车辆的当前偏差和转向角度的精度输出最终的期望转向角度。此外,文中还加入了主动扰动抑制控制器(ADRC),以便快速准确地跟踪期望转向角度,并有效抑制内部和外部干扰(包括转向摩擦力矩、风速和地面干扰等)。通过三组双车道变换和蛇形行驶实验,我们验证了双环结构的优势。正如预期那样,仿真结果表明,双环结构

    来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica

    时间:2025-11-22

  • 针对输入饱和现象的实验性柔性操纵器的振动控制

    摘要:尊敬的编辑:本文探讨了一种实验用柔性操作臂在位置跟踪、振动抑制和饱和补偿方面的控制问题。基于反步技术和Nussbaum函数,我们设计了一种抗饱和控制方法,以抑制操作臂的振动、实现期望的轨迹跟踪并消除饱和现象。通过应用李雅普诺夫方法,证明了所提出控制方案的稳定性。最后,在Quanser实验平台上验证了该控制方法的实用性和有效性。

    来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica

    时间:2025-11-22

  • FDTs:一种用于解释性鳞状细胞癌分级的特征解耦变换器

    摘要:尊敬的编辑:本信提出了一种端到端的特征解耦Transformer(FDTs),用于实现无纠缠且语义化的特征表示,从而能够准确、可靠地对鳞状细胞癌(SCC)进行病理分级。现有的视觉Transformer(ViTs)可以实现SCC分级的特征表示学习,但它们都采用了类别-补丁标记的模糊映射来预测模式概率,或者通过窗口下采样来增强特征对上下文信息的表达能力。这种机制导致决策结果难以理解且语义性较差,最终导致特征表示高度纠缠。针对这一关键问题,本文创新性地提出了FDTs,其基于以下两个理念:1)构建了一个基于语义实例的特征解耦学习(SIFDL)框架,该框架能够将图像精确划分为多尺度实例,从而进行并

    来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica

    时间:2025-11-22

  • 具有双重半马尔可夫切换拓扑结构和未知控制方向的非线性多智能体系统的自适应容错共识跟踪控制

    摘要:本文研究在具有执行器故障和未知非相同控制方向的非线性多智能体系统中,如何在双重半马尔可夫切换拓扑结构下实现自适应共识跟踪控制。考虑到复杂的工作环境以及领导者与追随者之间通信链路的稳定性差异,首先引入双重半马尔可夫过程来描述领导者-追随者结构中通信拓扑的随机切换。为了解决未知非相同控制方向和执行器故障导致的部分效能损失问题,在Nussbaum函数中引入了一个完全独立的参数,以克服相互抵消的固有障碍并避免系统速率的过快增长。由于仅传输智能体之间的状态信息,因此基于双重半马尔可夫切换拓扑和设计的Nussbaum函数,提出了一种自适应的分布式容错共识跟踪控制方法。进一步利用矛盾论证和李雅普诺夫定

    来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica

    时间:2025-11-22

  • 时变汽车系统中的非线性摩擦识别

    摘要:本文研究了一类包含不同汽车案例研究的非线性系统中的非线性摩擦识别问题。首先对系统动力学的建模进行了探讨,然后利用抛物线插值方法识别代表系统损耗的非线性摩擦系数,这些摩擦系数可能具有不同的对称或不对称特性。为了展示该方法的通用性,本文以两个组成车辆动力总成的汽车物理系统作为识别案例进行研究,分别是全环形变速器和齿轮箱。本研究的新颖之处在于提出了一种适用于广泛汽车系统的非线性摩擦建模方法,并使用所提出的基于最小二乘法的算法进行识别。关于后者,我们还提供了一种避免秩不足问题的必要条件,并讨论了如何提高识别精度。

    来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica

    时间:2025-11-22

  • 在固定/切换拓扑结构下,具有输入约束的多智能体系统(MASs)的分布式收益调度动态事件触发半全局领导者-跟随一致性

    摘要:本文研究了在固定和切换拓扑结构下,具有受限输入的多智能体系统中的半全局领导者-跟随者共识问题,采用了一种分布式增益调度动态事件触发方法。首先,在固定拓扑结构下提出了一种新颖的分布式增益调度共识协议,该协议结合了时变增益和分布式参数调度器。这种方法通过调度器增大增益参数来提高共识跟踪的瞬态性能,同时通过分布式设计方法消除了调度器对全局状态信息的依赖。随后,引入了一种分布式动态事件触发机制来减少控制器更新次数,而事件间隔时间的表达式减轻了其对系统矩阵的显式依赖。此外,为了消除实时监控邻近智能体状态和持续通信的需求,开发了一种分布式动态自触发机制。接下来,将我们的方法扩展到切换拓扑结构下的半全

    来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica

    时间:2025-11-22

  • MFAINet:结合注意力机制的多接收场特征融合算法,用于息肉分割

    摘要:结直肠癌已成为一个全球性的公共卫生问题。在息肉恶性化之前将其切除可以有效预防结直肠癌的发生。目前,多感受野特征提取和注意力机制在息肉分割领域取得了显著进展。然而,如何有效地融合这些机制并充分利用它们的优势仍然是一个未解决的问题。在本文中,我们提出了一种息肉分割网络MFAINet。我们设计了一个集成注意力的多感受野特征提取模块(AMFE),该模块通过分层和多重加权来融合多感受野特征提取和注意力机制,从而最大限度地提取图像中的全局和详细信息。为了确保AMFE的输入包含更丰富的目标特征信息,我们引入了一个多层渐进式融合模块(MPF)。MPF在每一层逐步合并特征,充分整合上下文信息。最后,我们使

    来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica

    时间:2025-11-22

  • 一种可用于格兰杰因果分析的可解释时序卷积框架

    摘要:大多数现有的参数化方法在检测线性或非线性格兰杰因果关系(GC)时,都面临着估计适当时间延迟的挑战,而时间延迟是准确检测GC的关键因素。这一问题在非线性复杂系统中尤为突出,因为这些系统通常结构复杂,包含众多组件或变量。在本文中,我们提出了一种基于时间卷积网络(TCN)的端到端GC检测方法,称为可解释时间卷积框架(ITCF)。与传统深度学习模型不同,后者像“黑箱”一样难以分析变量之间的相互作用,而ITCF能够同时检测线性和非线性GC,并在多变量时间序列预测过程中自动估计时间延迟。具体而言,通过在TCN进行多变量时间序列预测时使用最小绝对值收缩选择算子(Lasso)回归来获得GC关系。然后,可

    来源:IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica

    时间:2025-11-22

  • 在DoS攻击和输入受限的情况下实现安全的自组织共识控制

    摘要:本文研究了在拒绝服务(DoS)攻击下,具有有界输入的领导者-追随者多智能体系统的安全共识控制问题。考虑到可行的控制能力,提出了一种基于双曲正切函数的预定义时间收敛共识控制器。为了解决DoS攻击的不利影响,我们引入了一个标签系统,该系统能够检测DoS攻击并识别与领导者无关的孤立节点。通过结合标签系统,获得了一个具有弹性的控制器,能够保证以领导者为中心的连通子图中正常节点的共识性能。为了修复被DoS攻击破坏的断开拓扑结构,我们提出了一种自组织拓扑机制,该机制能够识别适合建立补充链接的最佳孤立节点。拓扑连通性的恢复是通过添加最少的链接数量来实现的。现有研究中广泛使用的关于DoS攻击持续时间上限

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 关于增量稳定性的同伦定理

    摘要:本文证明了一个定理,该定理通过从一个已知的增量稳定系统中进行同伦变换来验证反馈系统的增量稳定性,这一过程无需假设扩展空间的存在性、问题的适定性或因果关系。该结果的一个首要推论是,可以通过分离缩放后的相对图(Scaled Relative Graphs)来验证系统的增量稳定性,从而修正了[1]中定理2中的两个假设。通过实例展示了这种修正的必要性。第二个推论提供了经典IQC稳定性定理的增量版本。最后,本文还说明了如何放宽对运算符具有增量界限性的要求。

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 一类非线性状态估计在联合欺骗攻击下的脆弱性分析

    摘要:本文研究了一类非线性状态估计在联合欺骗攻击下的脆弱性问题。通过将所考虑的非线性系统分解为两个耦合的子系统,并利用基于非线性核空间构建的解耦方法,我们揭示了非线性系统在攻击下的脆弱性与这两个子系统稳定性之间的关系。随后分别给出了在有无资源限制的联合攻击下非线性状态估计的脆弱性条件,并设计了相应的攻击序列以在保持隐蔽性的同时降低估计性能。最后,通过一个固定基倒立摆的数值示例来验证理论结果。

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 在线分布式复合优化的静态与动态遗憾:基于边缘的动态事件触发算法

    摘要:本文研究了在带宽有限的非平衡有向多智能体网络上的在线分布式凸约束组合优化问题。其独特之处在于,每个智能体的目标函数由两部分组成:一个随迭代次数变化的损失函数和一个正则化项。为了解决潜在的网络带宽限制,我们在智能体之间的链接边采用了基于边的动态事件触发通信协议,并引入了控制因子。基于近端算子,我们提出了两种算法,这两种算法仅要求权重矩阵为行随机矩阵:一种是基于边的动态事件触发在线分布式近端梯度下降算法,另一种算法能够为近端步骤提供近似解。此外,我们还分析了这两种算法的静态和动态遗憾界限。在合理的假设和参数设置下,这两种算法分别实现了静态遗憾界限为O(T^−√D),以及动态遗憾界限为O(T^

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 在混合攻击环境下,针对未知非线性控制系统(NCSs),数据驱动攻击观测器与弹性控制器的协同设计

    摘要:本文提出了一种数据驱动的估计与控制协同设计方法,用于一类在同时遭受拒绝服务(DoS)攻击和虚假数据注入(FDI)攻击的未知线性网络控制系统(NCSs)。首先,设计了一种新的分段观测器,以便在DoS攻击存在的情况下实时估计不可用的系统状态和未知的FDI攻击信号。在假设所考虑的NCSs的系统矩阵事先已知的前提下,利用基于攻击的时变李雅普诺夫函数(TVLF)方法建立了基于模型的指数稳定性判据。其次,为了将基于模型的稳定性判据扩展到数据驱动范式中,提出了一种称为“DoS攻击下的数据驱动系统表示”的新技术引理。基于这一技术引理,推导出了在混合攻击下未知NCSs的数据驱动稳定性条件,这些条件以基于数

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 在集值框架下对具有目的地约束的线性动态系统进行建模与滤波

    摘要:朝向指定目的地的定向运动在物理过程和人类社会活动中非常普遍。利用这一先验信息可以显著提高系统模型的预测和过滤性能。本文重点研究了在集值框架下,具有目的地约束的线性动态系统模型的重构与状态过滤问题。我们将目的地约束视为状态演化过程中的固有信息,并采用凸优化技术来构建一个连贯且稳健的状态模型。该模型能够有效捕捉目的地约束对每个时间步状态演化的影响。为了增强过程模型生成的目标轨迹的连续性,我们为重构模型设计了一个最优权重矩阵。此外,我们提出了一种基于目的地约束的集值过滤算法,确保估计出的有界椭球中心始终满足目的地约束。最后,仿真实验验证了该算法在集值框架下相较于无约束和其他状态约束过滤方法的优

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 《A TBLMI Framework for Harmonic Robust Control》一文的勘误表

    摘要:本文标题为“……”的定理11提供了一种方法,用于高效地近似无限维托普利茨块线性矩阵不等式(TBLMI),将其转化为带状矩阵不等式(TBLMI)。带状矩阵不等式的截断版本在数值上易于处理,因为它们只涉及有限数量的未知数。然而,该定理中存在一个不准确的陈述,所提供的证明也通常是错误的,导致结论未能得到证明。本文的目的是表明,在适当的规则性假设下,定理的陈述是正确的,结论仍然有效。在没有这些假设的情况下,我们提出了对[1]中定理11的技术性修正。

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 在参数不确定性下的MHE——无需信息数据的鲁棒状态估计

    摘要:在本文中,我们研究了具有不确定参数、持续过程和测量噪声的一般非线性系统的联合状态和参数估计问题。特别地,我们关注在没有激励持续性的情况下(即PE不存在的情况下),所得状态估计的稳定性特性。通过一个简单的学术示例,我们展示了现有的基于移动视界估计(MHE)的联合状态和参数估计方法以及传统的自适应观测器在没有PE的情况下可能会导致状态估计发散,即使噪声很小。我们提出了一种基于对未知系统参数的常数先验估计的MHE公式。仅假设存在一个稳定的状态估计器,我们就证明了所提出的MHE方法能够获得实际上稳定可靠的状态估计,而不受PE的影响。我们讨论了所提出的MHE公式与MHE和自适应估计的最新研究成果之

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 基于部分有序观测序列的分散式状态估计器构建

    摘要:在本文中,我们研究了分散式观测架构下的状态估计与估计器构建问题。具体而言,我们考虑了一个离散事件系统,该系统的行为由一组观测站点进行记录。当发生同步时,这些站点会将它们部分有序的观测序列传输给协调器。为了从协调器的角度正确分析系统行为,我们首先引入了“完全同步序列结构”(CSS结构)的概念,该结构能够简洁地描述在不同观测站点提供的信息下每个系统状态的变化过程。基于CSS结构,我们构建了用于协调器进行离线状态估计的当前状态估计器和初始状态估计器。特别地,我们讨论了如何验证协调器处的初始状态不透明性及可诊断性,以及一种新的不透明性概念——即同步时的当前状态不透明性。

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 两自由度事件触发跟踪滑模控制

    摘要:本文提出了一种具有事件触发反馈的双自由度滑模控制方法,用于保证系统在面对匹配扰动时对不确定植物的鲁棒输出跟踪性能。所提出的控制器包括一个基于事件的反馈回路,用于处理植物测量数据,以及一个用于跟踪(参考)信号的模拟直通路径,该跟踪信号由外部系统生成。与现有研究不同,这里的事件触发机制仅使用反馈信号,从而在控制器实现中保持了双自由度架构。所提出的基于事件的控制器的主要优点是,由于仅使用反馈信号,事件触发机制生成了一个稀疏的采样序列。研究表明,跟踪问题的可解性被简化为滑模调节器方程的可解性问题。实际上,在这个假设下,对于任何有界的初始条件,所提出的滑模控制器都能保证闭环系统具有任意精度的鲁棒输

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 采用固定控制结构的不确定多智能体系统的自适应渐近同步与统一性能

    摘要:在不确定的多智能体系统中实现无领导者的渐近同步,同时保证规定的瞬态性能,对传统方法来说仍然是一个重大挑战。这一困难源于非线性动力学中相对误差与性能函数之间的冗余性,这种冗余性掩盖了用拉普拉斯矩阵表达局部拓扑信息的明确方式。在这项工作中,我们提出了一种具有统一规定性能的自适应渐近共识控制方法,该方法具有几个显著特点。首先,我们为相对误差构建了一个同胚函数变换,使得在固定的控制结构下能够维持多种规定的性能行为。其次,我们建立了变换误差与相对误差之间的定量关系,揭示了基于变换误差的规范化雅可比矩阵的下界,这对于渐近控制设计至关重要。第三,我们在所提出的引理中引入了一种鲁棒分解技术,将冗余性分解

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22

  • 可达集一致系统辨识:从白箱到黑箱模型的统一框架

    在当今复杂的信息物理系统(如自动驾驶车辆、工业机器人)中,形式化验证技术扮演着确保系统安全的关键角色。然而,这些验证结果能否真正应用到现实世界,很大程度上取决于数学模型与真实系统之间的一致性。传统系统辨识方法通常基于概率假设,但在许多实际应用中,我们往往缺乏关于数据不确定性的先验分布信息。更关键的是,为了在规划和控制中建立严格的安全保证,我们需要具有有界不确定性的模型。现有研究面临三重挑战:首先,大多数可达集一致辨识方法仅限于线性状态空间模型;其次,对于输入输出模型(如ARX、NARX)的可达集一致辨识尚未有研究涉及;第三,完全基于数据的黑箱模型辨识仍是一片空白。这些局限性严重制约了形式化验证

    来源:IEEE Transactions on Automatic Control

    时间:2025-11-22


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