Switched Linear Ensemble Systems and Structural Controllability
Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）
本文研究了切换线性系统集合的结构可控性问题，提出了一种基于稀疏模式的可控性判定方法，并通过最大流算法实现了高效计算。
2026-03-17 cs.SY eess.SY math.OC
Structure Theory for Ensemble Controllability, Observability, and Duality
ECEE Dept., CU Boulder（科罗拉多大学博尔德分校电气、计算机与能源工程学院）
本文提出了一种新的集体系统结构，称为区分集体系统，并建立了此类系统的可控性和可观测性的充分条件，同时探讨了给定流形上是否存在这样的系统结构。
2019-04-30 cs.SY eess.SY
Structural Averaged Controllability for Linear Ensemble Systems: Multi-input Case
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）；Queen’s University（女王大学）
本文针对多输入线性集合系统的结构平均可控性问题，在单输入情形已完全刻画的基础上，给出一般多输入情形的完整充要条件，即除可达性外，核心需存在行饱和匹配。
2026-07-31 cs.SY eess.SY math.OC
Controllability of Continuum Ensemble of Formation Systems over Directed Graphs
ECEE Dept., CU Boulder（科罗拉多大学博尔德分校电气、计算机与能源工程系）
本文提出了一种新的框架，利用共同的控制输入同时引导无限数量的网络控制系统。研究问题在于设计信息流拓扑和每个网络系统的网络动力学，使得连续集合的系统具有可控性。通过研究多智能体编队系统的特殊类集，建立了连续集合编队系统的近似路径可控性的充分条件。
2019-06-23 cs.SY eess.SY
Controllability of a Linear System with Nonnegative Sparse Controls
本文研究离散时间线性动力系统在非负稀疏输入下的能控性。这些对控制输入的约束在许多现实系统中自然出现，其中对系统的外部影响是单向的，并且激活每个输入节点增加了控制成本。在不对系统矩阵施加任何约束的情况下，得到了系统能控的充分必要条件。与著名的基于Kalman秩的可控性准则不同，本文提出的条件可以在多项式时间内验证，并且验证复杂度与稀疏度无关。结果的证明是基于有关凸锥性质的分析工具。我们的研究结果还提供了一个封闭形式的表达，在每个时刻被激活的控制节点的最小数量，以确保系统的可控性，使用积极的控制。
2020-04-22 cs.SY eess.SY math.OC
Controllability of Linear Dynamical Systems Under Input Sparsity Constraints
本文研究具有稀疏控制输入的离散线性动力系统的可控性。在网络系统中，输入的稀疏性约束自然会出现，其中激活每个输入变量会增加控制成本。我们推导出保证具有任意传递矩阵的系统能控性的代数充要条件。推导出的条件可以验证多项式时间复杂度，不像更传统的卡尔曼型秩检验。此外，我们的特征所需的最小数量的输入向量，以满足可控性的派生条件。最后，我们提出了一个广义卡尔曼分解的过程中，分离的状态空间成相应的稀疏可控和稀疏不可控的部分。这些结果为稀疏输入网络化线性控制系统的设计提供了理论基础。
2019-12-27 cs.SY eess.SY math.OC
Controllability Canonical Forms of Linear Ensemble Systems
包围圈控制是一个新兴的研究领域，主要研究大种群的动力系统，在许多科学和实际应用中显示出巨大的潜力。引人注目的例子包括量子物理学中令人兴奋的自旋集合的脉冲设计，缓解神经紊乱症状的神经刺激，以及引导机器人群的路径规划。然而，在这样的应用中的控制目标通常是大规模的复杂的和严重欠驱动的合奏系统，研究延伸到经典控制和动力系统理论的技术的能力到非常有限的。然后，本文致力于推进我们的知识，在线性系综系统的可控性，结合现代代数的工具，在我们最近的工作中发展的分离点的技术。特别地，我们给出了线性系的动力学的多项式在向量空间上的作用的代数解释，这导致了矩阵值函数的函数标准形的发展，它也可以被看作是线性代数中矩阵的有理典范形的推广。然后，利用分离点技术，得到了时不变线性系综系统的一致系综能控性的一个充要刻画，即系综可控规范形，其中系统和控制矩阵分别为函数规范形和块对角形.该工作成功地推出了一个新的研究方案，通过采用和剪裁有限维方法来解决涉及无限维系综系统的控制问题，并奠定了坚实的基础，一个更具包容性的集成控制理论，针对更广泛的控制和学习问题的科学研究和实践。
2022-11-05 cs.SY eess.SY math.DS
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
Discrete-Time Linear Dynamical System Control Using Sparse Inputs With Time-Varying Support
本文针对网络化控制系统中稀疏输入约束下的线性系统控制问题，提出稀疏执行器调度算法及最小化平均控制能量的扩展，并开发基于卡尔曼滤波的稀疏控制器，理论分析与仿真验证其性能接近完全驱动系统。
2025-06-23 cs.SY eess.SY
Controllability of Network Opinion in Erdos-Renyi Graphs using Sparse Control Inputs
本文考虑了一个被建模为Erdos Renyi随机图的社会网络。网络中的每个人都使用邻居意见的加权平均来更新自己的意见。我们探讨如何外部操纵代理可以驱动这些人的意见，以一个有限的附加影响他们的先天意见所需的状态。我们证明了操纵代理可以在有限时间内将网络意见引导到任何任意值（即，该系统是可控的）几乎可以肯定的是，当对她的影响没有限制时。然而，当控制输入是稀疏约束，网络意见是可控的，以一定的概率。我们使用基于Levy浓度函数和小球概率的随机向量的浓度特性来下界此概率。此外，通过数值模拟，我们比较了鄂尔多斯Renyi图与幂律图的可控性概率，以说明两种模型在可控性方面的关键差异。我们的理论和数值结果揭示了网络意见的可控性如何取决于网络的大小和连通性等参数，以及操纵代理所面临的稀疏性约束。
2020-11-22 cs.SI cs.SY eess.SY
Sparse Mamba: Introducing Controllability, Observability, And Stability To Structural State Space Models
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；Northwestern University（西北大学）
本研究提出Sparse-Mamba，通过向Mamba架构引入可控性和可观性，并增强Mamba2中A矩阵的稳定性，实现参数减少、困惑度提升5%和训练时间缩短3%。
2024-11-09 cs.LG cs.SY eess.SY
Controllability Gramian Spectra of Random Networks
本文提出理论框架研究随机状态矩阵系统可控性Gramian的谱特性，利用随机矩阵理论推导其特征值分布矩，并通过常见随机图和矩阵集合验证方法。
2016-09-15 cs.SY eess.SY math.OC
Sparse Actuator Scheduling for Discrete-Time Linear Dynamical Systems
本文研究离散时间线性系统在每步限制活跃执行器数量下的稀疏控制问题，提出一种贪心调度算法，通过优化可控性格拉姆矩阵逆的迹来最小化输入能量，并在保证可控性的同时实现低平均能量消耗。
2024-06-29 cs.SY eess.SY
Structural Controllability of Bilinear Systems on $\mathbb{SE(n)}$
针对特殊欧几里得群上的双线性系统，论文利用实线边、虚线边及传递闭包等图论工具，刻画无漂移系统的结构能控性与带漂移系统的结构可达性，并识别最稀疏控制连接模式。
2024-06-17 cs.SY eess.SY math.OC
Synthesis of Optimal Ensemble Controls for Linear Systems using the Singular Value Decomposition
Washington University in St. Louis（圣路易斯华盛顿大学）
针对参数化无限集合的线性系统，提出基于奇异值分解的数值算法，以合成最小范数的开环集总控制，解决集总可控性和最优控制问题。
2011-09-25 cs.SY eess.SY math.OC
Optimal multiplexing of sparse controllers for linear systems
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文研究了稀疏和最优多路复用有限个线性控制系统的问题，提出了一种在每个时间点只控制一个系统而其他系统在开环下运行的算法，并通过数值实验验证了所提出方法的有效性。
2018-11-03 cs.SY eess.SY math.OC
Sparse Identification of Nonlinear Dynamics Enhanced by Ensemble Learning, Multi-Step Prediction Evaluation, Elite Strategy, and Classification Techniques for Applications to Industrial Systems
本文提出EMEC-SINDy框架，通过集成学习、多步评估、精英筛选与聚类分类改进带输入的SINDy，在含噪柴油机空气路径系统中显著提升多步预测精度。
2025-10-20 cs.SY eess.SY
Augmented Physics-Based Li-ion Battery Model via Adaptive Ensemble Sparse Learning and Conformal Prediction
Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Center for Automotive Research, The Ohio State University（机械与航空航天工程系、汽车研究中心、俄亥俄州立大学）
本文提出自适应集成稀疏辨识（AESI）框架，将扩展单粒子模型与进化集成稀疏学习和共形预测相结合，以补偿降阶锂离子电池模型中的不可预测动态，在未见数据上实现最高46%的均方误差降低，并提供统计有效的电压预测不确定性量化。
2025-07-01 cs.LG cs.SY eess.SY
Deterministic and Randomized Actuator Scheduling With Guaranteed Performance Bounds
Northeastern University（东北大学）；Boston University（波士顿大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文研究了线性动力系统中执行器选择问题，提出了一种框架，利用确定性和随机性算法设计稀疏执行器调度方案，保证性能界限。核心方法是系统可控性度量，证明了多种常用优化标准属于该类度量，并提供了一种多项式时间调度方案，每次时间步仅选择常数个执行器以保证可控性度量的近似。
2020-06-03 cs.SY eess.SY math.DS
