A Structured Systems Approach for Optimal Actuator-Sensor Placement in Linear Time-Invariant Systems
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；Instituto Superior Técnico, Technical University of Lisbon（里斯本技术学院，里斯本技术大学）
针对线性时不变系统，提出一种结构化方法，通过多项式复杂度算法确定最小专用输入数量及其配置，以实现结构可控性，并通过对偶性扩展至结构可观性。
2012-10-25 cs.MA cs.SY eess.SY
Actuator Placement under Structural Controllability using Forward and Reverse Greedy Algorithms
执行器配置问题是一个非常活跃的研究领域，由于其在复杂动态网络中的应用而受到广泛关注。在本文中，我们研究的问题，找到一组致动器的位置最小化的度量，测量由控制器的状态转移所消耗的平均能量，同时满足结构的可控性要求和允许的致动器的数量的基数约束。由于没有计算效率高的方法来解决这样的组合集函数最优化问题，两个贪婪算法，向前和反向，提出了获得近似解。我们首先表明，这些算法探索的约束集的特点是拟阵。然后，我们获得的性能保证的前向和反向贪婪算法适用于一般类的拟阵最优化问题，利用性能的目标函数，如子模比和曲率。最后，我们提出了可行性检查方法，这两个算法的基础上，最大流问题的某些辅助图源自网络图。我们的研究结果验证了大型网络的案例研究。
2020-10-29 math.OC
Adaptive Controller Placement for Wireless Sensor-Actuator Networks with Erasure Channels
The University of Newcastle（纽卡斯尔大学）；Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）
本文提出一种灵活的网络控制架构，通过在串联系统中使用模拟擦除信道，允许节点角色根据传输结果动态调整，从而提升网络性能。
2013-08-08 cs.SY eess.SY math.OC
Probabilistic state transfer, estimation and measures for optimal actuator/sensor placement for linear systems with packet dropouts
我们考虑线性系的数据包丢失，并获得了必要和充分条件的任意状态转移和状态估计在有限的时间实例$T$。使用伯努利随机变量对数据丢失信号进行建模。我们利用我们的方法中的Hadamard产品的属性，并使用派生的充要条件来计算的概率，任意的状态转移是可能的，在指定的时刻。类似地，找到一个精确的状态估计的概率发现使用的结果的可观测性对应。利用得到的Gramian可逆性的充要条件，给出了最优执行器和传感器配置问题的新的概率测度，并得到了最优/次最优解.我们演示了一个例子，数据包丢失的概率如何影响最佳执行器的选择。我们还讨论了如何实现反馈法和LQR问题，这些模型涉及数据包丢失。
2019-05-04 math.OC
Optimal Sensor and Actuator Selection using Balanced Model Reduction
University of Washington（华盛顿大学）
本文提出了一种基于平衡模型降阶和贪心优化的方法，用于高维估计和控制中的最优传感器和执行器选择，通过贪心矩阵QR消元在主导模式上优化可观测性和可控性。
2020-01-11 cs.NA cs.SY eess.SY
On Submodularity and Controllability in Complex Dynamical Networks
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文研究复杂动态网络中可控性和可观测性的结构特性，通过证明某些指标具有模性和次模性，提出贪心启发法进行优化。
2016-09-30 cs.SY eess.SY math.OC
Submodularity of Energy Related Controllability Metrics
Automatic Control Laboratory, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院自动控制实验室）
研究能量相关可控性度量的亚模性，利用贪心算法近似优化动态系统网络的可控性和可观测性。
2014-03-25 cs.SY eess.SY math.OC
Stabilizability of neural fields from thick subsets
TU Chemnitz（Chemnitz工业大学）
本研究针对仅作用于固定子集的受控Amari型神经场，在适当假设下证明其线性化形式开环可镇定，进而推导闭环可镇定性，还通过数值模拟获取控制代价的经验估计。
2026-07-30 cs.SY eess.SY math.AP
Pointwise-Sparse Actuator Scheduling for Linear Systems with Controllability Guarantee
针对线性时不变系统在每个时刻可用输入数量硬约束下的控制输入最优调度问题，本文刻画了使稀疏可控系统可控的稀疏执行器调度，设计了保证可控性且降低控制代价的贪心算法，并提出基于马尔可夫链蒙特卡罗的随机优化增强方法。
2025-02-11 cs.SY eess.SY math.OC
A locking-free optimal control problem with $L^1$ cost for optimal placement of control devices in Timoshenko beam
本文用有限元法研究和分析了一个带有$L^1$控制的连续梁的最优控制问题的数值逼近。从实际的角度来看，列入的$L^1$ -范数的成本功能是有趣的梁振动模型的情况下，因为稀疏性强制执行的$L^1$ -范数是非常有用的本地化致动器或控制设备。控制变量的离散化采用分段常数函数。状态和伴随状态由线性有限元的\emph{locking free scheme}近似。类似于纯$L^2$ -范数惩罚最优控制，证明了这种近似具有最优收敛阶，且不依赖于梁的厚度。
2017-07-24 math.OC
Spatio-Temporal Stochastic Optimization: Theory and Applications to Optimal Control and Co-Design
用偏微分方程（PDE）描述的时空系统在控制领域引起了越来越多的关注。这些系统不仅难以控制，而且其驱动的大小和位置本身就是一个NP难题。最近的方法或者在优化之前离散空间，或者在限制性线性假设下应用来自线性系理论的工具。在这项工作中，我们考虑控制和执行器的位置作为一个耦合的最优化问题，并推导出一个优化算法在希尔伯特空间的非线性偏微分方程的添加剂的时空描述的白噪声。我们研究了一阶和二阶系统，并在这样做，扩展了一些结果的情况下，二阶偏微分方程。所描述的方法是基于变分优化，并执行联合RL型优化的反馈控制法和执行器设计的插曲。我们证明了所提出的方法的有效性与几个模拟实验上的各种SPDE。
2020-02-04 math.OC nlin.CD physics.app-ph
Bilateral Boundary Control of One-Dimensional First- and Second-Order PDEs using Infinite-Dimensional Backstepping
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）；University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）
本文扩展了无限维反步法用于一维抛物线和双曲线系统，通过双侧控制提高控制效果，展示了在反应扩散系统中双侧控制器的改进性能。
2016-03-15 cs.SY eess.SY math.OC
Towards Understanding Sensor and Control Nodes Selection in Nonlinear Dynamic Systems: Lyapunov Theory Meets Branch-and-Bound
传感器与执行器选择问题是动态系统设计与控制中的核心问题之一。这些问题对应于确定传感器（测量）或致动器（控制节点）的最佳选择，使得可以实现某些估计/控制目标。虽然SASP的文献确实是根深蒂固的，绝大多数的工作集中在网络动态的线性（化）表示，导致在有限的操作区域有效的传感器或执行器（SA）的位置。作为替代方案，在这里，我们提出了一个新的一般框架，解决SASP在非线性动态系统（NDS），假设输入和输出线性耦合的非线性动态。这是通过（i）分类和参数化的NDS到各种非线性函数集，（ii）利用丰富的李雅普诺夫理论公式，（iii）设计一个新的定制的分支定界（BNB）算法，利用SASP的问题结构。新设计的BnB程序在计算上比标准程序更有吸引力，并且也直接适用于求解线性系统的SASP。与文献中的当代方法相比，我们的方法适合于找到稳定/不稳定NDS的最佳SA组合，通过一个简单的线性反馈控制策略，确保稳定的估计误差和闭环动态。
2022-05-04 cs.SY eess.SY math.OC
Resonant Microstructures as Dirac-type Sources for Acoustic Wave Control
Shenzhen MSU-BIT University（深圳莫斯科国立-布拉格大学）；Radon institute, RICAM, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院雷登研究所）
本文研究通过共振微气泡簇产生的有效点源实现声波方程的内部控制，证明了在满秩条件下可实现任意轨迹跟踪，并给出了控制成本的定量界。
2026-10-20 math.AP math.OC
Performance guarantees of forward and reverse greedy algorithms for minimizing nonsupermodular nonsubmodular functions on a matroid
这封信研究的问题，最小化增加集函数，或等价地，最大化减少集函数，在基地的拟阵。这种设置已经收到了极大的兴趣，因为它概括了几个应用问题，包括致动器和传感器放置问题，在控制理论，多机器人任务分配问题，视频摘要，和许多其他。研究了两种贪婪算法，即正向和反向贪婪算法。我们提供了两个新的性能保证的近似解通过这些算法得到取决于子模比和曲率。
2021-03-01 math.CO math.OC
Resilient Non-Submodular Maximization over Matroid Constraints
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本文研究了在传感器和执行器失效情况下，基于Matroid约束的控制与传感问题，提出了一种具有系统级鲁棒性、可扩展性和可证明近似界的新算法。
2018-12-06 cs.RO cs.SY eess.SY
Readiness Barrier Functions: Forward-Invariant Control Authority for Overactuated Multirotor Allocation
Ricerca sul Sistema Energetico（能源系统研究机构）；Czech Technical University（捷克技术大学）
该研究针对过驱动多旋翼分配问题，提出就绪屏障函数方法，通过前向不变控制权限调和贪心方案与最小 effort 方案的缺陷，在六旋翼、八旋翼仿真中验证其能保持认证集合不变性且跟踪代价低。
2026-10-21 cs.RO cs.SY eess.SY
Minimal Input Cardinality Disturbance Decoupling of Coupled Oscillators via Output Feedback with Application to Power Networks
Linköping University（林雪平大学）；Lund University（隆德大学）
本文研究了通过输出反馈实现耦合振荡器网络最小输入扰动解耦的问题，应用于电力网络中，提出了一种理论框架以实现扰动隔离。
2026-08-18 cs.SY eess.SY math.DS
Minimum Effort Control Using Variational Methods of Analytical Mechanics A New Approach For Optimal Control
Iowa State University（爱荷华州立大学）
本文提出一种基于分析力学变分法的新最优控制方法，通过将控制执行器视为动态系统的一部分并修改作用量泛函，消除了协态变量的使用，降低了问题复杂度。
2026-05-22 cs.SY eess.SY math.OC
Controlling three-dimensional falling liquid films: from weighted-residual models to direct numerical simulation
Mathematics Institute, University of Warwick（华威大学数学研究所）；Vanellus Technologies Ltd.（凡努斯科技有限公司）
本研究利用加权残差模型设计LQR反馈控制，结合直接数值模拟，成功稳定三维下落液膜，并揭示了执行器数量与位置对控制性能的关键影响。
2026-09-28 math.OC physics.flu-dyn
