Mean-Square Stability and Stabilizability for LTI and Stochastic Systems Connected in Feedback
本文研究LTI MIMO系统与线性随机系统级联反馈的均方镇定问题，提出频率变异系数刻画随机不确定性相关性，并给出均方稳定与可镇定的充要条件，揭示不稳定极点、非最小相位零点、相对阶及该系数构成的基本限制。
2024-05-03 cs.SY eess.SY
Safety Control of Monotone Systems with Bounded Uncertainties
Boston University（波士顿大学）
本文研究了具有有界不确定性的离散时间单调系统安全控制问题，提出基于约束编程的方法，通过有限控制动作序列重复来实现系统状态的安全约束，无需状态测量。
2018-07-27 cs.SY eess.SY
Risk Bounded Nonlinear Robot Motion Planning With Integrated Perception & Control
强大的自主堆栈需要感知、运动规划和控制层的紧密集成，但这些层通常不能充分结合固有的感知和预测不确定性，要么完全忽略它们，要么做出可疑的高斯假设。具有非线性动力学和复杂传感模式的机器人在不确定的环境中运行，需要更仔细地考虑不确定性如何在堆栈层之间传播。我们提出了一个框架，集成感知，运动规划和控制明确纳入规划的感知和预测的不确定性，使违反约束的风险可以减轻。具体来说，我们使用一个非线性模型预测控制为基础的转向法加上一个去相关方案为基础的Unscented卡尔曼滤波器的状态和环境估计传播的机器人状态和环境的不确定性。随后，我们使用分布鲁棒风险约束来限制这些不确定性存在的风险。最后，我们提出了一个分层自治堆栈组成的非线性转向为基础的分布式鲁棒运动规划模块和参考轨迹跟踪模块。非线性机器人模型和城市驾驶模拟器的数值实验表明，我们提出的方法的有效性。
2022-01-05 cs.SY eess.SY
Mean-Square Stability and Stabilizability Analyses of LTI Systems Under Spatially Correlated Multiplicative Perturbations
本文研究了具有随机空间相关乘性不确定性的线性定常系统的均方稳定性和可镇定性问题。
2022-03-21 cs.SY eess.SY
Adaptive robust tracking control with active learning for linear systems with ellipsoidal bounded uncertainties
Xi’an University of Technology（西安理工大学）；University of Oslo（奥斯陆大学）；T & M University at Qatar（卡塔尔塔玛大学）
针对参数和扰动为椭球型有界的线性系统，提出结合主动学习的自适应鲁棒跟踪控制，通过递推集成员估计学习不确定性，以二阶锥规划构造优化控制律，仿真验证其性能优于固定椭球集控制。
2026-08-26 cs.SY eess.SY math.OC
Estimating States and Model Uncertainties Jointly by a Sparsity Promoting UKF
在许多工程领域中，只有所考虑系统的部分模型可用时的状态估计仍然是一个主要挑战。本文提出了一种联合平方根无迹卡尔曼滤波器，通过物理激励库函数的线性组合同时估计状态和模型不确定性。使用稀疏性促进方法，选择这些线性组合的选择，从而可以提取可解释的模型。结果表明，一个小的估计误差相比，传统的平方根无迹卡尔曼滤波器，并表现出增强的物理意义的模型。
2022-07-08 cs.SY eess.SP eess.SY
On mean-square boundedness of stochastic linear systems with quantized observations
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
针对边际稳定随机线性系统，提出有限箱状态量化器设计及基于量化测量的有界策略，确保闭环二阶矩有界。
2011-04-20 cs.SY eess.SY math.OC
Performance bounds of adaptive MPC with bounded parameter uncertainties
模型预测控制是基于系统的模型在预测的系统轨迹上最小化阶段成本并且能够处理状态和输入约束的控制方法。对于不确定的模型，可以使用鲁棒或自适应方法。因为系统模型用于计算控制律，所以系统的闭环行为以及由级成本之和测量的其性能与所使用的模型相关。如果它是适应在线，性能界限是难以获得的，因此模型适应的影响是大多未知的。这项工作提供了一个（最坏情况下）的线性自适应预测控制方案与特定的模型参数估计的性能界。所提出的界限表示的数量，如初始系统参数误差和约束集，除其他外，可以计算的先验。最后通过数值算例对结果进行了讨论。
2022-06-28 cs.SY eess.SY math.OC
Adaptive Robust Control Contraction Metrics: Transient Bounds in Adaptive Control with Unmatched Uncertainties
本文提出一种基于收缩理论的自适应鲁棒控制充分条件，允许收缩度量依赖未知参数，在在线学习未匹配不确定性时保证闭环跟踪误差瞬态有界，并适用于自适应模型预测控制。
2023-10-20 cs.SY eess.SY math.OC
System Identification Under Bounded Noise: Optimal Rates Beyond Least Squares
针对有界噪声下的系统辨识，本文证明 O(1/T) 为极小极大最优速率，指出 OLS 仅达 Ω(1/√T)，并提出两种可实现最优样本复杂度的 OLS 变体。
2025-06-11 cs.SY eess.SY
Robust Safety Filters for Lipschitz-Bounded Adaptive Closed-Loop Systems with Structured Uncertainties
German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
针对自适应控制系统的瞬态安全问题，提出一种基于参考的自适应安全框架，利用Lipschitz有界跟踪误差推导鲁棒CBF条件并转化为凸SOCP，减少保守性并保证前向不变性和闭环稳定性。
2026-06-19 cs.SY eess.SY
Prescribed-Time Observer Is Naturally Robust Against Disturbances and Uncertainties
Paris-Saclay University（巴黎萨克雷大学）
本文研究了在扰动和未建模动态存在下预设时间观测器的鲁棒性，通过仿真证明其能有效抑制任意大有界扰动和未建模动态，提高状态和扰动估计精度，并对比传统高增益观测器突出其在减少峰值现象和提升估计精度上的优势。
2025-09-20 cs.SY eess.SY
Real-Time Risk-Bounded Tube-Based Trajectory Safety Verification
Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL)（计算机科学与人工智能实验室（CSAIL））；Massachusetts Institute of Technology (MIT)（麻省理工学院（MIT））
研究了自治系统在不确定时变非线性安全约束条件下的连续时间状态轨迹的实时的【形】风险有界安全验证问题.风险被定义为不满足不确定安全约束的概率。现有的解决不确定性下安全验证问题的方法要么局限于特定类别的不确定性和安全约束，例如，高斯不确定性和线性约束，或者依赖于基于采样的方法。在本文中，我们提供了一个快速的凸算法，有效地评估概率非线性安全约束的存在下，任意的概率分布和长的规划视野在实时的【形】，不需要不确定性样本和时间离散化。所提供的方法验证了给定的状态轨迹及其邻域（管）的安全性，以考虑执行的不确定性和风险。在所提供的方法中，我们首先使用的不确定性的概率分布的时刻转换成一组确定性的安全约束的概率安全约束。然后，我们使用基于平方和多项式的凸方法来验证在整个规划时间范围内获得的确定性安全约束，而无需时间离散化。为了说明所提出的方法的性能，我们将所提供的方法应用于自动驾驶车辆和自主飞行器的安全验证问题。
2021-10-01 cs.RO cs.SY eess.SY
Distributed Consensus of Nonlinear Multi-Agent Systems With Mismatched Uncertainties and Unknown High-Frequency Gains (Extended Version)
本文讨论了一般有向通信拓扑结构下非线性多智能体系统的分布式一致性问题。每个代理人都是由高阶动态失配的不确定性，多个完全未知的高频增益，和外部干扰。这个简短的主要贡献是提出了一个新的分布式共识算法，使每个代理的控制输入需要最少的信息，从其相邻的代理，也就是说，只有他们的输出信息。为此，显式地为每个代理构建动态系统以生成参考输出。理论和仿真验证所提出的算法进行了严格的研究，以确保可以实现渐近共识，所有闭环信号保持有界。
2020-06-01 cs.SY eess.SY
Robust Control Synthesis and Verification for Wire-Borne Underactuated Brachiating Robots Using Sum-of-Squares Optimization
Institute for Robotics and Intelligent Machines, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院机器人与智能机器研究所）；Georgia Tech Research Institute（佐治亚理工学院研究院）；Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院伍德拉夫机械工程学院）；Guggenheim School of Aerospace Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院古根海姆航空航天工程学院）
本文针对线缆悬挂欠驱动臂跃机器人，提出基于简化柔性线缆模型和SDP/SOS优化的时变鲁棒反馈控制方法，实现不确定性下的可靠轨迹跟踪与臂跃运动。
2020-07-23 cs.RO cs.SY eess.SY
Extremum Seeking-based Indirect Adaptive Control for Nonlinear Systems with State and Time-Dependent Uncertainties
Mitsubishi Electric Research Laboratories（三菱电机研究实验室）；University of Notre Dame（圣母大学）
本文提出一种间接自适应控制方法，结合鲁棒非线性状态反馈与无模型多参数极值搜索算法，用于非线性系统轨迹跟踪问题，通过两臂机械臂实例验证了方法的有效性。
2015-07-17 cs.SY eess.SY
An efficient bounded-variable nonlinear least-squares algorithm for embedded MPC
本文提出了一种新的方法来解决线性和非线性模型预测控制（MPC）的问题，需要小的内存占用和吞吐量，特别适合当模型和/或控制器参数在运行时发生变化。典型地，MPC需要两个阶段：1）基于给定的MPC参数（预测模型、调整权重、预测范围和约束）构造最优化问题，这导致二次或非线性规划问题，然后2）调用优化算法来解决所产生的问题。在所提出的方法中，系统地消除了问题构造步骤，因为在优化算法中，问题矩阵是用MPC参数的抽象函数表示的。我们提出了一个统一的算法框架，基于活动集方法与有界变量，可以应付线性，非线性和自适应MPC变量的基础上广泛的一类预测模型和平方和费用函数。理论和数值结果表明，潜在的，适用性和效率的实际实时嵌入式MPC的框架。
2021-03-24 cs.SY eess.SY math.OC
Certifying the Intersection of Reach Sets of Integrator Agents with Set-valued Input Uncertainties
考虑了在连续时间中具有紧集值输入不确定性的一对全同积分主体的安全性验证问题。我们将这个验证问题编码为证明或伪造其可达集的交集。我们把同样的问题转化为一个变分问题，即最小化单位球面上两个到达集之差的支撑函数。我们说明了所提出的配方的计算的易处理性，详细开发两种情况下，即当输入具有随时间变化的范数有界和通用超矩形的不确定性。我们表明，后者的情况下，允许分布式认证通过二阶锥编程。
2022-05-17 cs.SY eess.SY math.OC
Generalized Integral Siding Mode Manifold Design: A Sum of Squares Approach
Tarbiat Modares University（塔比巴特莫达雷斯大学）
本文提出广义积分滑模面的通用形式，并基于平方和编程提出设计非线性系统控制器的方法，解决匹配和不匹配不确定性问题。
2015-05-21 cs.SY eess.SY
A local recursive least squares approach for discrete-time adaptive fuzzy control
Universidade Federal de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯联邦大学）；Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯联邦教育、科学和技术学院）
本文提出一种局部递归最小二乘自适应模糊控制方法，通过规则独立协方差与激活式更新降低内存并保证误差有界，并给出LMI综合条件，在三个数值示例中验证了有效性。
2026-10-02 cs.SY eess.SY
Adaptive Override Control under High-Relative-Degree Nonovershooting Constraints
本文针对高相对阶非超调约束和参数不确定性下的安全控制问题，提出控制器与参数辨识器分离的模块化自适应越权控制方法，证明安全违规由初始估计误差的可调函数界定，并随参数收敛而减小。
2025-09-23 cs.SY eess.SY
Convex Risk Bounded Continuous-Time Trajectory Planning in Uncertain Nonconvex Environments
MIT（麻省理工学院）
在本文中，我们解决的轨迹规划问题，在不确定的非凸静态和动态环境中，包含概率位置，大小和几何形状的障碍物。为了解决这个问题，我们提供了一个风险有界的轨迹规划方法，寻找连续时间的轨迹，保证有界的风险在规划时间范围内。风险被定义为与不确定障碍物发生碰撞的概率。现有的方法来解决风险有界的轨迹规划问题要么是有限的高斯不确定性和凸障碍或依赖于基于采样的方法，需要不确定性样本和时间离散化。为了解决风险有界的轨迹规划问题，我们利用风险轮廓的概念，将风险有界的规划问题转化为一个确定性的优化问题。风险等值线是不确定环境中具有有界风险的所有点的集合。所得到的确定性优化，在一般情况下，非线性和非凸时变优化。我们提供了基于平方和优化的凸方法来有效地解决所得到的非凸时变优化问题，并获得连续时间的风险有界的轨迹，而无需时间离散化。所提供的方法处理任意概率不确定性，非凸和非线性，静态和动态的障碍，并适用于在线轨迹规划问题。
2021-06-10 cs.RO cs.SY eess.SY
Linear Stochastic Systems with i.i.d. uncertainties: Exact Covariance Characterization, Stability Analysis and State-feedback Design
LAAS（法国国家科学研究中心应用分析研究所）；GIPSA-Lab（控制与系统性能实验室）
本文针对含 i.i.d. 乘性不确定性和加性噪声的线性离散时间系统，建立协方差递推、矩阵谱性质与均方稳定性的联系，提出易处理的 LMI 状态反馈条件，验证了协方差表征的实用性。
2026-08-10 cs.SY eess.SY
Tube-based Guaranteed Cost Robust Model Predictive Control for Linear Systems Subject to Parametric Uncertainties
针对一类具有乘法结构范数有界不确定性的约束线性系统，提出了一种基于管道的保性能模型预测控制器。它为一般的最小-最大模型预测控制提供了一个上界。所提出的管的不变性适用于任何任意缩放。它产生一个二阶锥规划问题，这是计算成本较低的标准半定规划问题。我们还提出了一个数值例子，所提出的方法，开环保成本模型预测控制器，和一个位似管模型预测控制器的线性差分包含系统之间的比较研究。
2020-12-09 cs.SY eess.SY math.OC
A Generalized Robust Filtering Framework for Nonlinear Differential-Algebraic Systems
Department of Research and Development, Maplesoft（Maplesoft 研究与开发部）
本文提出一种通用鲁棒非线性滤波框架，用于处理具有非线性在状态和测量输出方程中的微分代数系统，通过半正定规划和严格线性矩阵不等式设计鲁棒H∞滤波器，最大化Lipschitz常数并保证估计误差渐近稳定。
2014-02-22 cs.SY eess.SY math.OC
Guaranteed Non-quadratic Performance for Quantum Systems with Nonlinear Uncertainties
University of New South Wales at the Australian Defence Force Academy（新南威尔士大学澳大利亚国防军学院）
本文针对含非线性不确定性的量子系统，提出鲁棒性能分析结果，通过LMI条件计算非二次成本函数的保证上界，并以约瑟夫森结电磁腔为例进行说明。
2014-02-10 cs.SY eess.SY math.OC
Robust stability for fractional-order systems with structured and unstructured uncertainties
针对阶数α∈(0,1)的两类不确定分数阶系统，分别提出了鲁棒稳定性的充分条件和充要条件，并通过求解线性矩阵不等式进行验证。
2012-12-17 cs.SY eess.SY math.OC
An Input-Output Approach to Structured Stochastic Uncertainty
University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
本文研究了具有外生随机扰动的线性时不变系统，并与结构化随机不确定性的反馈连接。通过输入-输出方法分析这些系统，不依赖于状态空间模型，适用于某些分布式系统。推导出均方稳定性条件，基于线性矩阵算子的谱半径，适用于相关不确定情况，并复现了非相关不确定情况的已有结果。
2018-06-19 cs.SY eess.SY math.OC
Robust Geometric Control of Catenary Robots under Unstructured Force Uncertainties
IE School of Science and Technology, IE University（IE科学技术学院，IE大学）；Centre for Automation and Robotics (CSIC-UPM)（自动化与机器人中心（西班牙国家科学研究委员会-马德里理工大学））
本文研究了由两个四旋翼通过不可伸长缆绳连接的串联系列机器人的鲁棒控制问题，提出了一种几何跟踪控制器以实现相对配置的稳定控制，并分析了其在非结构力不确定性下的鲁棒性。
2026-04-30 cs.SY eess.SY math.OC
Non-Gaussian Risk Bounded Trajectory Optimization for Stochastic Nonlinear Systems in Uncertain Environments
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究了随机非线性机器人系统的风险有界轨迹优化问题。更准确地说，我们考虑的运动规划问题中的机器人具有随机非线性动力学和不确定的初始位置，和环境中包含多个动态不确定的障碍物具有任意概率分布。我们的目标是规划一系列的控制输入，机器人导航到目标，同时限制与障碍物碰撞的概率。现有的方法来解决风险有界的轨迹优化问题是有限的特定类别的模型和不确定性，如高斯线性问题。在本文中，我们处理随机非线性模型，非线性安全约束，和任意概率不确定性，最一般的设置曾经考虑过。为了解决风险有界的轨迹优化问题，我们首先将问题表示为一个带有随机动力学方程和机会约束的优化问题。然后，我们将随机变量的概率约束和随机动力学约束转化为一组确定性约束的时刻状态概率分布。最后，我们使用非线性优化求解器解决由此产生的确定性优化问题，并得到一个控制输入序列。据我们所知，这是第一次，运动规划问题，以这样一个一般程度的考虑和解决。为了说明所提出的方法的性能，我们提供了几个机器人的例子。
2022-03-06 cs.RO cs.SY eess.SY
Robust Stability of Quantum Systems with Nonlinear Dynamic Uncertainties
School of Engineering and Information Technology, University of New South Wales at the Australian Defence Force Academy（新南威尔士大学澳大利亚国防军学院工程与信息科技学院）
本文研究了具有非线性动态不确定性的量子系统鲁棒稳定性问题，提出严格有界实条件作为鲁棒稳定性判据，并应用于光学参量放大器的鲁棒稳定性分析。
2013-09-03 cs.SY eess.SY math.OC
