Distributed Feedback Optimisation for Robotic Coordination
反馈优化是一种新兴的技术，其目的是针对给定的目标函数将系统引导到最优稳态。我们表明，它是可能的，采用这种控制策略，以分布式的方式。此外，我们证明了渐近收敛的最佳配置集。在这个范围内，我们表明，指数稳定性只需要为影响目标函数的状态的一部分。这是通过在保持目标编队的同时驾驶一群代理朝向目标位置来展示的。最后，我们提供了一个充分条件的拓扑结构的指定编队，以保证收敛的群体信息的形成周围的目标位置。
2022-02-27 cs.SY eess.SY math.OC
Feedback Interconnected Mean-Field Density Estimation and Control
群机器人系统在不久的将来有可预见的应用。最近，已经有越来越多的文献，采用平均场偏微分方程（PDE）来模拟群体机器人系统的概率密度的时间演化，并使用密度反馈来设计作用于个体的稳定控制律，使其密度收敛到目标轮廓。然而，它仍然在很大程度上未被探索考虑的问题，如何估计的平均场密度，密度估计算法如何影响控制性能，以及估计性能是否反过来取决于控制算法。在这项工作中，我们专注于研究这些算法的相互作用。具体来说，我们提出了新的密度控制律，使用平均场密度和梯度作为反馈，并证明了它们是全局输入到状态稳定（ISS）的估计误差。然后，我们设计了滤波算法来分别估计密度和梯度，并证明了这些估计是收敛的假设控制律是已知的。最后，我们证明了这些估计和控制算法的反馈互连仍然是全局ISS，这是由于PDE系统的双线性。一个基于代理的仿真，以验证这些算法的稳定性和他们的反馈互连。
2022-03-23 cs.SY eess.SY
Linear Matrix Inequality Design of Exponentially Stabilizing Observer-Based State Feedback Port-Hamiltonian Controllers
利用线性矩阵不等式方法设计了一种具有保无源特性的端口-哈密顿系统的状态反馈控制器。观测器的增益是自由选择和线性矩阵不等式的条件，使得状态反馈是等效的控制与输入严格无源（ISP）和/或输出严格无源（OSP）和零状态检测（ZSD）端口的控制器的互连建立。结果表明，所提出的控制器指数镇定一类无限维PHS和渐近镇定一类有限维非线性PHS。最后，以一个微机电系统为例，说明了该方法的可行性.
2022-12-09 cs.SY eess.SY
Distributed Harmonic-Covariance Feedback for Hole Closure in Planar Robot Swarms
Lehigh University（利哈伊大学）
针对感知圆盘构成随时间变化Čech复形的平面机器人群体孔洞闭合问题，提出分布式调和协方差反馈方法，经数值演示可使所有孔洞在9.9秒内闭合并保持闭合。
2026-10-12 cs.MA cs.RO cs.SY
Continuous-Time Output Feedback Adaptive Control for Stabilization and Tracking with Experimental Results
本文提出受离散时间回溯代价自适应控制启发的连续时间输出反馈方法，并用粒子群优化自动调节超参数，在双积分器、双旋翼跟踪及姿态镇定实验中验证了其无模型控制有效性。
2025-06-06 cs.SY eess.SY
Multi-Objective Design of State Feedback Controllers Using Reinforced Quantum-Behaved Particle Swarm Optimization
University of Ottawa（渥太华大学）
本文提出一种新颖的多目标设计方法，利用量子行为粒子群优化算法（QPSO）优化LQR控制器配置，结合模拟退火和高斯邻域选择机制改进初始化方案，引入动态加权准则生成Pareto最优解，通过实验验证其在控制性能上的优越性。
2016-07-04 cs.NE cs.RO cs.SY
Leaderless Swarm Formation Control: From Global Specifications to Local Control Laws
North Carolina Agricultural and Technical State University（北卡罗来纳农业技术州立大学）；University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）
本文介绍了一种分布式无领导群体编队控制框架，以解决集体驱动一群机器人跟踪时变编队的问题。群的形成是由一个抽象的形状，外接的机器人的位置的凸包的轨迹，是独立的机器人的数量和它们在群中的顺序。对于每个机器人在群中，给定的全球规格的抽象形状参数的轨迹，所提出的框架合成的控制律，引导群跟踪所需的形成使用的信息，在机器人的本地邻居。为了这个目的，我们产生一个合适的本地参考轨迹，机器人控制器通过解决输入输出线性化问题的跟踪。在这里，我们选择群体输出作为抽象形状的参数。为此，我们设计了一个动态平均一致性估计器来估计抽象的形状参数。抽象的形状参数被用来作为群体状态反馈，以产生一个合适的机器人轨迹。我们证明了所提出的控制框架的有效性和鲁棒性，通过提供一组车一样的机器人在机器人和通信链路故障的存在下，协调集体导航的模拟。
2022-04-09 cs.RO cs.SY eess.SY
Optimization of PI Coefficients in DSTATCOM Nonlinear Controller for Regulating DC Voltage using Particle Swarm Optimization
National Institute Of Technology Patna（巴特那国家理工学院）；Rajasthan Institute of Engineering & Technology Jaipur, Rajasthan（拉贾斯坦工程与技术学院）
针对DSTATCOM非线性控制器中的PI系数，采用粒子群优化方法进行优化，以减少直流母线电压波动，提高系统动态性能。
2013-03-21 cs.SY eess.SY
Density Stabilization Strategies for Nonholonomic Agents on Compact Manifolds
本文针对紧流形上非完整智能体集群，提出基于状态反馈和平均场切换扩散半线性偏微分方程模型的密度镇定策略，实现集群对正则或不连通支撑目标概率密度的指数/渐近镇定，并通过Brockett积分器、SO(3)和S^2上的数值实验验证。
2024-05-07 cs.SY eess.SY math.OC
Navigating Robot Swarm Through a Virtual Tube with Flow-Adaptive Distribution Control
School of Mathematical Sciences, Beihang University（北京航空航天大学数学科学学院）；School of Automation Science and Electrical Engineering, Beihang University（北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院）
针对机器人集群在狭窄虚拟管道中的拥堵问题，提出结合改进人工势场与密度反馈控制的新方法，生成全局速度场实现无碰撞导航和局部输入状态稳定性，数值模拟与实际应用验证了其有效性。
2025-08-13 cs.RO cs.SY eess.SY
Gesture based Human-Swarm Interactions for Formation Control using interpreters
Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of California at San Diego, La Jolla, CA 92093, USA（机械与航空航天工程系，加州大学圣地亚哥分校，拉古拉，CA 92093，美国）
本文提出了一种新颖的人群-蜂群交互框架，通过手势控制蜂群形状和编队。该框架利用可穿戴臂带记录手势，通过解释器将手势转化为蜂群控制指令，结合机器学习和最优控制技术实现编队控制。
2018-04-23 cs.MA cs.RO cs.SY
Chaotically Paced Transit of an Embedded-Leader Swarm with Local Spring-Damper Formation Control
University of North Dakota（北达科他大学）
本文提出一种嵌入式领航者蜂群过境控制方法，利用Chua振荡器生成混沌速率驱动参考进度，结合弹簧-阻尼编队控制，实现无地面站时的蜂群过境，并保证误差有界和到达时间界限。
2026-09-17 cs.SY eess.SY
Finite Horizon Density Steering for Multi-input State Feedback Linearizable Systems
本文研究了多输入状态反馈线性化动力学中控制联合态密度或系综的反馈综合问题。这个问题是感兴趣的许多实际应用，包括动态塑造一个机器人群。我们的研究结果表明，它是可能的，利用结构的非线性，以获得反馈控制器转向联合密度从一个规定的形状到另一个，同时最大限度地减少预期的控制工作，这样做。本文的发展建立在我们以前的工作，并扩展了理论的薛定谔桥问题的反馈线性动力学。
2019-09-30 cs.SY eess.SY math.OC
Feedback Stackelberg-Nash equilibria in difference games with quasi-hierarchical interactions and inequality constraints
Indian Institute of Technology-Madras（印度理工学院马德拉斯分校）
本文针对具有耦合不等式约束的差分博弈，提出反馈Stackelberg-Nash均衡概念，通过动态规划递归求解，并在线性二次情形下转化为线性互补问题，最后用双寡头博弈验证。
2025-10-17 cs.SY eess.SY math.OC
A feedback control approach to convex optimization with inequality constraints
受比例-积分控制启发，该研究提出一种带比例项的不等式约束凸优化连续时间算法，既简化了光滑强凸问题的指数收敛性证明与速率评估，又经算例验证收敛速度快于原始-对偶梯度动力学。
2024-09-11 cs.SY eess.SY math.OC
Integrated Sensing, Communication, and Over-The-Air Control of UAV Swarm Dynamics
针对无人机蜂群协调控制频谱资源需求大、现有空口控制器优化变量不足且未整合感知的问题，提出ISAC-OTA框架，通过上行两种后处理方法和下行非凸问题求解，实现控制与感知集成，在保证感知精度的同时达到基准控制性能，且无需每架无人机带宽分配。
2025-02-11 cs.SY eess.SP eess.SY
Finite Horizon Density Control for Static State Feedback Linearizable Systems
University of California, Santa Cruz（加利福尼亚大学圣克鲁兹分校）
本文研究了在有限时间范围内操控静态反馈线性化控制系统的联合状态概率密度函数的问题，提出了一种最小能量控制器的结构，并将其视为动态最优传输理论的推广，同时提供了一个基于Schrödinger桥的算法来近似可行控制器。
2020-04-29 cs.SY eess.SY math.OC
A fuzzy logic feedback filter design tuned with PSO for L1 adaptive controller
King Fahd University of Petroleum and Minerals（国王法赫德国王科技大学）
本文提出基于模糊规则的在线连续调优方法，利用PSO优化模糊控制器参数，提升L1自适应控制器在非线性系统中的鲁棒性和适应性。
2018-09-14 cs.SY eess.SY
Combining Convex-Concave Decompositions and Linearization Approaches for solving BMIs, with application to Static Output Feedback
K.U. Leuven（荷语鲁汶大学）；Katholieke Universiteit Leuven（荷语鲁汶大学）
提出一种将双线性映射分解为两个半正定凸映射之差，并通过线性化凹部分转化为凸子问题的新优化方法，用于求解双线性矩阵不等式约束下的凸函数最小化问题，并应用于输出反馈控制器综合。
2011-09-15 cs.SY eess.SY math.OC
Route Swarm: Wireless Network Optimization through Mobility
University of Southern California（南加州大学）；University of Roma Tre（罗马第三大学）
本文提出一种混合架构，用于协调网络化机器人在传感和信息路由中的应用。通过动态重构机器人网络，确保静态无线节点间的高质量路由，实现信息流与物理控制的解耦。
2014-02-07 cs.MA cs.NI cs.RO
Backstepping Mean-Field Density Control for Large-Scale Heterogeneous Nonlinear Stochastic Systems
本文研究了大规模随机系统的平均场密度控制问题，该问题在群体机器人等领域有着广泛的应用。最近，有越来越多的文献，采用平均场偏微分方程（PDE）来模拟密度的演变，并使用密度反馈设计控制律，通过作用于单个系统，稳定其密度朝向目标轮廓。尽管密度反馈具有稳定性和计算效率，但它的成功依赖于假设系统是齐次一阶积分器（加上白噪声），并忽略了高阶动力学，使其在实践中不太适用。在这项工作中，我们提出了一个backstepping设计算法，密度控制扩展到严格反馈形式的异构和高阶随机系统。我们表明，在个人层面上的严格反馈形式对应于，在集体层面上，一个偏微分方程（密度）分布驱动的一组异质随机系统。所提出的反推设计，然后开始与密度反馈设计的偏微分方程，其次是一系列的稳定设计的其余随机系统。我们提出了一个候选控制律的稳定性证明，并将其应用于非完整移动机器人。仿真结果验证了算法的有效性。
2022-03-24 cs.SY eess.SY
Sparse Structure Design for Stochastic Linear Systems via a Linear Matrix Inequality Approach
本文针对带乘性噪声的随机线性系，提出了一种稀疏提升反馈控制器的设计方法。我们的目标是确定一个稀疏的控制架构，优化闭环性能，同时稳定系统的均方意义上。所提出的方法近似的非凸组合最优化问题通过最小化各种矩阵范数的线性矩阵不等式（LMI）稳定性条件。我们提出了两个设计问题，以减少通过静态状态反馈和低维输出的致动器的数量。提出了带乘性噪声的正则化线性二次型调节器（LQRm）最优控制问题及其凸松弛，以证明闭环系统次优性能与控制结构稀疏度之间的折衷.广域电网频率控制的案例研究表明，所提出的稀疏促进控制可以大大减少执行器的数量，而不会显着损失系统性能。稀疏控制架构是强大的大量系统级干扰，同时实现均方稳定。
2022-08-19 cs.SY eess.SY math.OC
Equivalent Stability Notions, Lyapunov Inequality, and Its Application in Discrete-Time Linear Systems with Stochastic Dynamics Determined by an i.i.d. Process
Kyoto University（京都大学）
本文研究了具有随机动态的离散时间线性系统稳定性分析与综合问题，证明了在某些关键假设下三种稳定性概念的等价性，并推导了用于稳定性的必要且充分的李雅普诺夫不等式条件，该不等式通过将决策变量包含在期望操作中，提供了解决方法作为标准线性矩阵不等式，并在基于该不等式的状态反馈综合中起重要作用。
2019-02-28 cs.SY eess.SY
An Improved Approach for Output Feedback Model Predictive Control of Hybrid Systems
本文针对LPV及混合系统提出一种基于准最小-最大算法的改进鲁棒模型预测控制方案，通过新代价函数和不确定性处理，在LMI输入约束下保证鲁棒稳定性并减少切换扰动。
2023-11-29 cs.SY eess.SY
Schrödinger Bridges over Kinetic Swarming Models
Iowa State University（爱荷华州立大学）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
该研究针对受随机扰动的惯性蜂拥，基于薛定谔桥理论，提出嵌套不动点方案求解最优控制，实现有限时间内将蜂拥群体引导至规定端点分布的目标。
2026-08-27 cs.SY eess.SY math-ph
Fast Feedback Control over Multi-hop Wireless Networks with Mode Changes and Stability Guarantees
快速、长距离地闭合反馈回路是新兴网络物理应用的关键;例如，机器人运动控制和群体协调需要数十毫秒的更新间隔。低功率无线通信技术由于其低成本、小形状因子和灵活性而被优选，特别是在设备支持多跳通信的情况下。然而，到目前为止，多跳低功率无线网络上的反馈控制仅被证明用于秒量级的更新间隔。为了填补这一空白，本文提出了一种无线嵌入式系统，该系统支持动态模式改变并驯服损害控制性能的缺陷（例如，抖动和消息丢失），以及利用该系统的基本特性来可证明地保证在存在模式改变的情况下具有线性时不变动态的物理过程的闭环稳定性的控制设计。使用网络物理实验台与20个无线设备和多个推车杆系统，我们是第一个演示和评估反馈控制和协调模式变化的多跳网络的更新间隔为20至50毫秒。
2019-09-19 cs.MA cs.SY eess.SY
Computationally Efficient Robust Model Predictive Control for Uncertain System Using Causal State-Feedback Parameterization
研究了具有结构不确定性和有界扰动的线性时不变离散时间系统的鲁棒模型预测控制问题。通常情况下，约束RMPC问题的状态反馈参数化是非线性（和非凸）的在线实现具有过高的计算负担。为了弥补这一点，提出了一种新的方法来线性化的状态反馈RMPC问题，最小的保守性，通过使用半定松弛技术。该算法通过求解线性矩阵不等式（LMI）优化，在线计算状态反馈增益和扰动，与文献中的其他方案相比，具有大幅降低的计算负担，而不会对控制器的跟踪性能产生不利影响。此外，离线策略，提供了初步的可行性RMPC问题。所提出的计划的有效性证明通过数值例子从文献中。
2022-08-17 cs.SY eess.SY
Robust Current Regulation of MMC-based MTDC Power Systems based on Lyapunov Inequality
IEPG Group, TU Delft（代尔夫特理工大学电气、数学与计算机工程研究所）
针对MMC-MTDC系统电流控制中快速响应与鲁棒性的矛盾，提出基于线性矩阵不等式（LMI）的李雅普诺夫稳定性设计框架，合成静态状态反馈控制器，考虑输入饱和与过流限制，在CIGRE MT-HVDC基准上验证有效性。
2026-10-14 cs.SY eess.SY
On the convexity of static output feedback control synthesis for systems with lossless nonlinearities
本文针对具有无损非线性的系统，提出将静态输出反馈控制综合由非凸问题转化为凸问题的方法，通过二次约束构造BMI并改写为LMI，从而获得渐近稳定的SOF控制器。
2023-07-06 cs.SY eess.SY math.OC
Robust Macroscopic Density Control of Heterogeneous Multi-Agent Systems
Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）
本文提出了一种可扩展的宏观密度控制框架，用于异构多智能体系统，在部分未知环境中实现鲁棒的密度控制。
2026-09-21 cs.SY eess.SY math.AP
Data-driven Control of Unknown Linear Systems via Quantized Feedback
利用量化反馈的控制是通信容量有限的系统综合的基本方法。在本文中，我们解决了未知的线性系的量化反馈镇定问题，通过直接的数据驱动控制方法。利用最近开发的矩阵S-引理，我们证明了一个充分和必要条件存在一个共同的稳定控制器的所有可能的动态数据一致，在线性矩阵不等式的形式。此外，我们制定了半定规划来解决粗量化密度。通过建立它与状态矩阵不稳定特征值的联系，我们进一步证明了量化反馈镇定的数据的必要秩条件。最后，我们通过数值例子验证了我们的理论结果。
2022-03-10 cs.SY eess.SY math.OC
An MPC approach to output-feedback control of stochastic linear discrete-time systems
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Università di Pavia（帕维亚大学）
本文提出了一种用于受可能无界加性噪声影响的线性离散时间系统的输出反馈MPC算法，通过Chebyshev-Cantelli不等式处理未知噪声分布下的概率约束，证明了算法递归可行性及状态收敛性，展示了其计算负载与标准稳定MPC算法相似。
2014-08-28 cs.SY eess.SY
Policy Gradient Methods for Designing Dynamic Output Feedback Controllers
本文提出基于模型和无模型的策略梯度方法设计离散时间部分可观测系统的动态输出反馈控制器，通过引入输入-输出历史证明等价性，并验证了全局线性收敛性与实际有效性。
2024-07-25 cs.SY eess.SY
Feedback Control Goes Wireless: Guaranteed Stability over Low-power Multi-hop Networks
TU Dresden（德累斯顿工业大学）；MPI for Intelligent Systems（马克斯·普朗克智能系统研究所）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文提出了一种无线嵌入式系统，通过克服影响控制性能的缺陷（如抖动和消息丢失），并设计了一种利用该系统本质属性的控制方法，以证明性地保证物理过程线性时不变动态下的闭环稳定性，并通过实验验证了在20到50毫秒的更新间隔下无线多跳网络上的反馈控制与协调。
2019-02-19 cs.MA cs.NI cs.SY
Enhancing speed of pinning synchronizability: low-degree nodes with high feedback gains
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Shenzhen University（深圳大学）；University of Fribourg（弗里堡大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
本文提出通过限制控制成本，建立与pinning可控性速度相关的线性矩阵不等式，发现低度节点可获得高反馈增益，从而提升系统控制速度。
2015-11-06 cs.SY eess.SY nlin.AO
Reduced-order Smith predictor for state feedback control with guaranteed stability
INSA-Toulouse（图卢兹国立应用科学学院）；LAAS-CNRS（法国国家科学研究中心自动控制研究实验室）；UPS（图卢兹第三大学）
本文提出一种降阶Smith预测器用于状态反馈控制，通过动态控制器实现积分项近似，确保闭环系统稳定性。
2025-12-02 cs.SY eess.SY math.DS
Discrete-Time Stability Analysis of ReLU Feedback Systems via Integral Quadratic Constraints
University of Michigan（密歇根大学）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
针对含ReLU非线性的离散时间反馈系统（受递归神经网络启发），提出基于有限脉冲滤波器和结构化矩阵的硬积分二次约束方法，结合耗散不等式得到LMI稳定性条件，其稳定性裕度保守性低于现有方法。
2025-11-16 cs.SY eess.SY math.OC
Mean-Field Controllability and Decentralized Stabilization of Markov Chains, Part II: Asymptotic Controllability and Polynomial Feedbacks
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文研究了有限状态空间中群体代理连续时间马尔可夫链的均场反馈稳定化方法，证明了强连通支持概率分布可被时间不变输入稳定，并展示了渐近可控性及去中心化密度反馈律的存在性。
2017-03-28 cs.RO cs.SY eess.SY
Synthesis of constrained robust feedback policies and model predictive control
本文提出一种基于鲁棒控制的方法，用于综合受凸二次约束的有限、无限及滚动时域控制问题的鲁棒时变状态反馈策略，利用初始状态到峰值增益技术确保约束满足，并构建线性矩阵不等式条件，实验证明其保守性低于标准基于管的鲁棒模型预测控制方法。
2023-10-18 cs.SY eess.SY math.OC
Mean-Field Controllability and Decentralized Stabilization of Markov Chains, Part I: Global Controllability and Rational Feedbacks
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文研究了连续时间马尔可夫链的可控性和稳定化性质，通过转移率作为控制参数。证明了在强连通图下，小时间局部和全局可控性，以及存在去中心化线性反馈法稳定概率密度。
2017-03-28 cs.RO cs.SY eess.SY
Optimal transport over nonlinear systems via infinitesimal generators on graphs
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Mitsubishi Electric Research Labs（三菱电机研究实验室）
本文提出了一种基于图的集定向计算框架，用于连续时间非线性动力系统中的最优传输，通过最小化二次控制成本，恢复可证明最优的控制律，以在有限时间内将初始分布引导到指定的最终分布，并探讨了不变子流形、叶动力学和近似不变集在有限时间内高效传输分布中的作用。
2018-04-10 cs.SY eess.SY math.DS
SPPID: Saddle-Point PID for Constrained Optimization
inspire AG（inspire公司）
本文提出鞍点PID（SPPID）动力学，统一PID控制框架求解约束优化，等价于增广拉格朗日的预条件原始-对偶梯度流，并证明其在凸及强凸问题中的收敛性。
2026-09-28 cs.SY eess.SY math.OC
Global Stabilization of a Class of Nonlinear Reaction-Diffusion PDEs by Boundary Feedback
National Technical University of Athens（雅典国家技术大学）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本文通过边界反馈控制，研究了一类具有超线性增长非线性的1维非线性不稳定反应扩散偏微分方程的全局指数稳定性问题，采用控制李雅普诺夫函数和Stampacchia截断方法，扩展了Wirtinger不等式，并提供了若干重要辅助结果。
2019-03-25 cs.SY eess.SY math.AP
