1、復雜網絡動態系統的性能分析與控制 2005-6-252007-3-202007-3-20提綱簡歷已取得的主要成果擬開展的研究工作致謝時滯系統的魯棒控制非線性動力學系統的參數辨識、控制與同步復雜網絡動態系統的性能分析與控制通信網絡的擁塞控制無線傳感執行器網絡通信協議設計無線移動協調控制技術2005-6-252007-3-202007-3-201986-1999 東北重型機械學院（燕山大學）助教、講師、 副教授1996.9-1999.7 哈爾濱工業大學獲工學博士學位1999-至今燕山大學教授2000-至今燕山大學控制理論與控制工程專業博士生導師2004-至今 河北省工業計算機控制工程重點實驗室主任

2、2000.82004.1-2004.7 香港城市大學制造工程及工程管理系2005.1-2005.3 Visiting Professor, Research Fellow2001.8-2001.9 香港中文大學自動化及計算機輔助工程系2003.1-2003.2 Research Fellow2002.10-2002.11 美國加州大學Los Angeles分校訪問學者一. 簡歷2005-6-252007-3-202007-3-20二、主要工作、創新點及其評價非線性動力學系統辨識、控制與同步擁塞控制協議設計實現與性能評估研究總攬基礎理論(1986-)控制系統(1995-)通信網絡(2000-)泛

3、函微分差分方程振動理論時滯系統魯棒穩定性分析和控制綜合通信網絡擁塞控制系統性能分析時滯系統2005-6-252007-3-202007-3-20取得的主要研究成果概況項目成果概況論文SCI收錄61篇，EI收錄102篇，ISTP收錄13篇SCI引用：38篇共被引用308次 SCI他人引用217次 引用期刊總數49種 引用作者人數61人專著混沌控制及其在保密通信中的應用，國防工業出版社，2002.10獎勵教育部自然科學一等獎，2003年黑龍江省自然科學一等獎，2004年2005-6-252007-3-202007-3-20第一部分 時滯系統的魯棒控制1.1 不確定線性時滯系統魯棒控制 問題 1：控

4、制器在實際工業過程實現時存在脆弱性和近似 性問題, 如何在 控制器設計時就考慮可能產生的不確定性? 問題 2：針對普遍存在的多面體不確定性參數系統，如何設計合適的L-K 泛函來擬合參數結構，從而降低保守性？ 問題 3：1D系統魯棒優化控制方法能否推廣到2-D系統? 研究不確定系統彈性控制器設計方法，揭示系統性能之間的關系。 提出雙多面體L-K泛函方法，降低系統穩定性分析的保守性。 提出離散2-D系統的魯棒保性能控制概念和設計方法。 代表性論文：IEE Proc. Control Theory and Application (1999, 2001) Int. J. Systems Scienc

5、e (2003) Circuits, Systems & Signal Processing (2005)2005-6-252007-3-202007-3-201.2 不確定非線性時滯系統魯棒控制 問題 1：如何放松對非線性時滯系統的假設條件限制？ 問題 2：如何避免現有的Backstepping設計方法的循環設計問題? 問題 3：非線性時滯系統模型不能精確已知時，如何設計控制器？ 提出未知時滯非線性項的高維有界描述形式，構造新穎的Lyapunov泛函，給出了控制器設計方法。 發現和指出非線性時滯系統基于Backstepping方法控制器的循環設計問題，并進一步給出動態輸出反饋遞推控制器設計方

6、法，通過選擇合適的虛擬控制律，避免了該問題的出現。 結合自適應模糊思想，給出關聯非線性時滯大系統控制器設計方案。 代表性論文：IEEE Trans. Automatic Control (03, 04, 05) （此刊為控制界頂級刊物） Applied Math. Computation (04) Int. J of Adaptive Control and Signal Processing (05) Fuzzy Sets and Systems (04, 05)2005-6-252007-3-202007-3-201.3 非線性時滯系統基于T-S模糊模型的魯棒控制 問題 1：如何避免在設計

7、動態輸出反饋控制器時遇到的狀態與輸出交叉 耦合的難題? 問題 2：Piecewise Lyapunov方法會人為引入參數的不確定性，從而額外 增加系統設計的保守性，如何降低？ 提出復合模糊規則和雙指標動態反饋控制器的設計方法，給出系統輸出子空間和控制子空間的連接橋梁，建立了GPDC設計原理。 提出Piecewise-Fuzzy型前件變量空間的完備等價劃分方法，避免現有piecewise Lyapunov方法會人為地引入系統不確定性的缺點。 對通信網絡系統的路由器給出控制策略，用以調整路由器算法參數。 代表性論文：IEEE Trans. Fuzzy Systems (2004, 2005a, 2

8、005b, 三篇長文) Fuzzy Sets and Systems2005-6-252007-3-202007-3-20第二部分 非線性動力學系統的參數辨識、控制與同步2.1 混沌系統的參數辨識和同步 問題 1：能否在線辨識未知參數，使得辨識和控制同時完成，而且避 免通常情形下對參數微分信號的依賴? 問題 2：參數辨識的思想如何應用于系統的同步控制中？ 利用輔助系統信號來隱含狀態微分信號，去除了一般辨識過程中對狀態微分信號的依賴性。 基于T-S模糊模型，通過求解LMI同時獲得參數辨識器和同步控制器的參數，實現對參數未知主從(Master-Slave)混沌系統的同步。 代表性論文：Physic

9、s Lett. A (2004) 物理學報(2001)等2005-6-252007-3-202007-3-20同行的評價上述提到的方法和許多其它同步方法只有當混沌系統的參數已知時才有效。要想在兩個含有未知參數的混沌系統之間實現同步，不是一項簡單的工作，因為同時涉及未知參數的辨識和控制器的設計，關于這個富有挑戰性的問題目前很少有相關報道。關等人應用觀測器的思想實現了Lorenz系統未知參數的辨識。呂等人用同樣的方法研究了Chens混沌系統的同一個問題。該文物理學報，2001 被SCI引用27次，其中他引21次，國內外多位學者將這一設計思想融入到系統控制器的設計中。Chen等人在Physics L

10、etter A，2002對該文的評價：2005-6-252007-3-202007-3-202.2 時滯混沌系統內嵌周期軌道的控制 問題 1：時滯反饋控制方法如何推廣到時滯混沌系統中？控制器的 時滯和系統時滯如何平衡？ 問題 2： ? No 如何估計出所允許的控制器時滯上界? 建立時滯混沌系統內嵌周期軌道的時滯反饋控制框架，控制器時滯可以與系統時滯不同。 提出“完整時滯反饋控制器”設計思想 ，建立了系統時滯、控制器時滯和控制器增益的隱含關系。 代表性論文：Int. J. of Bifurcation & Chaos (2003); Physics Lett. A (2004, 2005 in

11、press); 物理學報等2005-6-252007-3-202007-3-20同行的評價文Int. J. of Bifurcation and Chaos，2003被SCI引用11次，其中Sun和Park 等人對該文的貢獻予以肯定。SunChaos, Solitons and Fractals, 2004評價： But seldom researchers consider if the DFC method can be used to control time-delay chaotic system. In paper 40, the authors have extended the

12、 DFC approach to time-delay chaotic system and the sufficient conditions for stabilization and tracking problems via DFC have obtained from the results based on SFC 但是很少有研究者考慮時滯反饋控制方法是否可以用以控制時滯混沌系統。在文Int. J. of Bifurcation and Chaos, 2003中，作者將時滯反饋方法推廣到了時滯混沌系統中，從標準反饋控制的結果中得到了時滯反饋鎮定控制和跟蹤控制的充分條件 Park等C

13、haos, Solitons and Fractals, 2005評價： With this motivation, Guan et al. and Sun have investigated the controller design problem of a class of time-delay chaotic systems using the famous OGY-method.在這個思想的啟發下，關等人和Sun應用著名的OGY方法研究了一類時滯混沌系統的控制器設計問題。2005-6-252007-3-202007-3-203.1 ATM網絡顯示速率擁塞控制算法ATM Network

14、可控流ABR擁塞控制DataMailFTPAudioVideoWeb2005-6-252007-3-202007-3-203.1 ATM網絡顯示速率擁塞控制算法 問題 1：啟發式算法的穩定性分析和參數設定？ 問題 2：ATM網絡擁塞控制系統非線性特性的建模和算法設計? 針對網絡流量的自相似特性，利用分數自回歸積分滑動平均模型擬合長相關特性，提出二次型高斯擁塞控制算法。 提出采用高階神經網絡對ATM路由器非線性隊列行為建模，給出自適應顯示擁塞控制算法。 代表性論文：Journal of High Speed Network (2005); Lecture Notes in Computer Sc

15、ience (2004)等2005-6-252007-3-202007-3-203.2 因特網主動隊列管理算法設計和穩定性分析AQMTCPDelayQueueQrefQt控制器控制對象研究背景： TCP流體建模 靜態參數主動隊列管理設計：RED, REM, AVQ 基于頻域的穩定性分析（廣義Nyquist圖） TCP:Queue:2005-6-252007-3-202007-3-20問題 1：網絡參數 均為時變的，如何保證系統的魯棒穩定性 和自適應性？問題 2：時變時延對系統魯棒穩定性的影響？3.3 因特網主動隊列管理算法設計和穩定性分析 提出自適應時變參數主動隊列管理設計方法，給出YELLO

16、W算法和改進的AVQ算法。 采用時域穩定性分析方法，揭示了時變時延對REM算法魯棒穩定性的影響和解析特性。代表性論文： IEEE Communications Letters (2003,2005) Computer Networks (2005，26頁的長文)2005-6-252007-3-202007-3-20YELLOW算法一文評價Steven Low計算機網絡主編2005-6-252007-3-202007-3-20YELLOW算法一文評價這是一個有趣的技術該文提出了新的主動隊列管理算法，稱為YELLOW。2005-6-252007-3-202007-3-20YELLOW算法一文評價該

17、文相當完備該文與目前代表性的AQM算法作了相當詳盡的量化比較性能優越2005-6-252007-3-202007-3-20SAVQ算法評價該文首次指出了AVQ算法gamma參數設定的敏感問題。 我發現該文是有趣和完好的。The paper is the first to point out the subtle problem for setting the parameter gamma in AVQ algorithm. I find the paper interesting and solid.2005-6-252007-3-202007-3-20 加州理工學院Netlab實驗室主頁C

18、altech的Netlab實驗室主頁引用REM算法穩定性分析一文2005-6-252007-3-202007-3-20發表論文和引用期刊統計發表論文期刊 IEEE Trans. On Automatic Control 3篇IEEE Trans. On Fuzzy Systems 3篇IEEE Communication Letters 2篇IEE Proc. Control Theory and Applications 2篇Int. Journal of System Sciences 1篇Computer Networks 1篇Journal of High Speed Networks

19、 1篇Int. Journal of Bifurcation and Chaos 1篇Physics Letters A 4篇Chaos, Solitions & Fractals 2篇Fuzzy Sets and Systems 2篇Circuits, Systems & Signal Processing 1篇Int. J of Adaptive Control and Signal Processing 1篇Applied Mathematics and Computation 1篇2005-6-252007-3-202007-3-20四、近期開展的研究工作：復雜網絡動態系統的性能分析與

20、控制網絡化：控制系統的變革集中式的點到點控制系統分布式總線控制系統(星型)Mote傳感器,Crossbow Company無線Mesh網絡有線網絡2005-6-252007-3-202007-3-20無線Ad Hoc網絡的定義無需基礎結構，自組織連接WLANWLAN需要有線通信基礎設施的支持 2005-6-252007-3-202007-3-20無線Ad Hoc網絡的應用軍事救災會議2005-6-252007-3-202007-3-20無線網狀網（WMN）的定義無線Mesh網絡中，任何無線設備都可以同時作為接入點和路由器，每個節點都可以與一個或者多個對等節點進行直接通信。與Ad Hoc的最大區

21、別是它通過接入點（AP）接入Internet， 而Ad Hoc獨立組建臨時網絡。Ad HocInternetWMN2005-6-252007-3-202007-3-20無線網狀網（WMN）的應用家用無線寬帶；企業內部無線寬帶；社區無線寬帶；智能交通網絡；無線城域網；2005-6-252007-3-202007-3-20無線傳感器（WSN）及應用WSN按照監控的需要，以Ad Hoc方式部署聯網。WSN的無線節點集信息采集，通信處理于一身。比拇指還小的Mote傳感器,Crossbow CompanyWSN應用防災野生動物監察智能建筑交通醫療軍事2005-6-252007-3-202007-3-20無線傳感執行器網絡（WSAN）分布式點到點控制系統無線傳感執行器網絡化系統特性：易于配置、維護；信息豐富、靈活；具有移動特性；造價低，易于市場推廣。未來高性能工業控制系統發展方向！研究意義：WSAN是當前國內外學術和應用界的研究熱點，跨層優化協議設計和能量意識的協調控制技術是其中的難點問題。2005-6-252007-3-202007-3-20復雜特性WSAN通信協議體系WSAN移動控制系統技術低能量損耗限制無結構體系跨層優化通信協議體系能量意