Model Reference Adaptive Control Allocation for Constrained Systems with Guaranteed Closed Loop Stability
针对具有执行器饱和的不确定过驱动系统，提出了一种自适应控制分配方法。所提出的方法不需要不确定性估计或持续激励假设。使用逐单元非对称投影算法，自适应参数被限制为满足一定的最优性条件，从而使整个闭环系统稳定。此外，提出了一种具有时变滑模面的滑模控制器，与自适应控制分配相结合，以保证外环的稳定性和参考跟踪存在控制分配误差和干扰。以研究环境中的Aerodata模型作为过驱动系统，在执行器饱和的情况下进行了仿真，验证了所提方法的有效性。
2019-09-22 cs.SY eess.SY math.OC
Control Data Scheduling over Shared Communication Channels: A Sparse and Collision-Free Mechanism
Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；University of Sydney（悉尼大学）
针对远程控制系统中共享通信信道的控制数据调度问题，提出一种联合协调不同控制器和时间步的稀疏无冲突机制，并基于ADMM设计高效算法，仿真验证了其有效性。
2026-09-30 cs.SY eess.SY
Optimal Downlink-Uplink Scheduling of Wireless Networked Control for Industrial IoT
针对半双工控制器下工业IIoT无线网络化控制的上下行传输折中，建立长期平均代价优化问题，给出有界代价最优平稳确定性策略的充要条件及低复杂度次优策略。
2019-10-06 cs.IT cs.SY eess.SY
Learn and Control while Switching: with Guaranteed Stability and Sublinear Regret
针对过驱动系统参数未知时执行器子集切换的稳定性与性能挑战，提出带投影工具的OFU算法，推导最优预热时长，设计最小平均驻留时间保证切换系统稳定，实现次线性遗憾界，性能优于基础OFU算法。
2023-10-02 cs.SY eess.SY
Fault-Tolerant Formation Tracking of Heterogeneous Multi-Agent Systems with Time-Varying Actuator Faults and Its Application to Task-Space Cooperative Tracking of Manipulators
研究了具有时变执行器故障的非线性多智能体系统的编队跟踪问题，在该系统中，只有一部分智能体可以通过具有生成树的有向主从网络访问领导者的信息.执行器故障引起的控制系数的幅值和符号都是未知的和时变的。上述设置提高了问题的实际意义，同时，它提出了分布式控制器设计和渐近稳定性分析的技术挑战。通过引入分布式估计和控制框架，提出了一种基于Nussbaum增益技术的新型分布式控制律，实现了具有时变执行器故障的异构非线性多智能体系统的鲁棒容错编队跟踪.证明了算法的渐近收敛性。此外，所提出的方法适用于任务空间的网络化机械臂的合作跟踪不确定的运动学，动力学和执行器故障。数值仿真结果验证了所提出设计的有效性。
2020-09-22 cs.SY eess.SY
Event-Triggered Intermittent Prescribed Performance Control for Spacecraft Attitude Reorientation
研究如何在保证航天器姿态控制性能的同时，显著降低执行机构的动作频率。对于保证性能的控制，通常采用规定性能控制（PPC）方案。然而，传统的PPC控制器都是从连续系统的角度进行设计的，这与实际航天器控制系统的“离散”控制逻辑相矛盾，限制了PPC方案在实际应用中的应用价值。为了在保持期望性能的同时显著降低致动器的动作频率，针对该问题提出了复合事件触发机制，在适当的条件下关闭致动器并消除不必要的控制输出。此外，所提出的复合事件触发机制与规定的性能控制方案相结合，构建一个完整的控制器结构，解决所提出的问题。同时，设计了一个特殊的性能函数，提供温和的过渡过程。基于所提出的方案，一个具体的反推控制器进一步开发作为验证。最后，数值仿真结果验证了该方案的有效性。
2022-11-10 cs.SY eess.SY
Model-Based Koopman-Galerkin Lifting for Guaranteed H-Infinity Output Feedback Control of Nonlinear Systems
Santa Clara University（圣克拉拉大学）
提出基于模型的Galerkin提升框架，通过精确LTI分解和残差界，实现非线性系统仅用测量误差的$\mathcal{H}_\infty$输出反馈控制，保证闭环稳定并优于反步法。
2026-11-04 cs.SY eess.SY math.OC
An Unknown Input Multi-Observer Approach for Estimation and Control under Adversarial Attacks
University of Melbourne（墨尔本大学）
本文提出了一种基于未知输入观测器的方法，用于在存在潜在无限的执行器和传感器虚假数据注入攻击的情况下进行状态估计、攻击隔离和控制，通过利用传感器和执行器的冗余性，确保在足够小的子集被攻击时系统仍能正常工作。
2019-04-06 cs.SY eess.SY
Approximately Supermodular Scheduling Subject to Matroid Constraints
控制调度是指在特定时间分配代理或执行器作用于动力系统，以最小化二次控制成本的问题，例如线性二次高斯（LQG）或线性二次调节器（LQR）的目标。当预算或运营约束的时间表上，这个问题是在一般的NP-难，其解决方案，因此只能近似，即使是中等规模的系统。这种近似的质量取决于约束和目标的结构。这项工作表明，贪婪调度是接近最优的约束时，可以表示为一个交集的拟阵，代数结构，编码的要求，如限制每个时隙部署的代理数量，执行器的使用总数，占空比的限制。为此，证明了LQG费用函数是α-超模的，并为P个拟阵的交集上的此类函数的贪婪极小化提供了一个新的α/（α + P）-最优性证明.这些证书被证明接近1/（1+P）保证的超模功能在相关的设置。这些结果支持在非超模二次控制问题中使用贪婪算法，而不是典型的数学方法，如凸松弛和替代品质因数，例如，可控性Gramian的logdet。
2021-03-29 cs.SY eess.SY math.OC
Computation of Parameter Dependent Robust Invariant Sets for LPV Models with Guaranteed Performance
针对线性变参数（LPV）系统，提出了一种计算鲁棒控制不变量（RCI）集的迭代算法和一种不变量诱导控制律。由于调度参数的实时测量通常是可用的，在所提出的公式中，我们允许RCI集描述以及不变性诱导控制器是调度参数相关的。所考虑的配方，从而导致参数依赖的条件下的集合不变性，这是取代充分的线性矩阵不等式（LMI）条件，通过波利亚的放松。这些LMI条件，然后结合一种新的体积最大化的方法在半定规划（SDP）的问题，其目的是在计算所需的大RCI集。除了确保不变性之外，还可以通过将所选择的二次性能水平作为SDP问题中的附加约束来保证RCI集合内的性能。数值算例表明，在不利用调度参数信息的情况下，该迭代算法可以生成大于最大RCI集的不变集.
2022-11-30 cs.SY eess.SY math.OC
Event-Triggered Design with Guaranteed Minimum Inter-Event Times and Lp Performance
在基于事件的场景中，系统基于测量信号的实时触发条件来决定何时更新致动器。该条件可以以各种形式定义，并且根据系统属性和设计问题而变化。本文提出了一个框架，设计的触发条件，同时保持LP性能在所需的限制。我们的一般框架捕获几个现有的基于状态的触发规则作为一个特殊的情况下，可以实现性能目标，同时减少传输。事实上，这种一般结构被示出为在期望的时间段内将最小事件间时间放大指定的量。数值算例表明，该机制有效地扩大了平均采样时间。
2019-08-01 cs.SY eess.SY
Resilient Feedback Controller Design For Linear Model of Power Grids
Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）
本文设计了针对受传感器和执行器攻击的线性时不变系统鲁棒控制器，提出概率攻击模型，推导了攻击下的观测器和控制器，利用Lyapunov函数方法证明系统在输出反馈控制器下具有指数均方稳定性，仿真结果验证了控制器设计的有效性。
2018-07-18 cs.SY eess.SY
Optimal co-design of control, scheduling and routing in multi-hop control networks
University of L’Aquila（拉奎拉大学）
针对SISO LTI被控对象，提出一种联合设计数字控制器与网络参数（调度和路由）的方法，以在控制努力、输出超调和信道带宽约束下保证稳定性并最大化阶跃响应瞬态性能指标，通过将NP-hard的多项式优化问题转化为凸优化问题实现计算可行性。
2012-08-31 cs.SY eess.SY math.OC
Scheduling and control over networks using MPC with time-varying terminal ingredients: extended version
当控制器通过资源受限的通信网络连接到工厂时，推出方法是解决共同设计传输时间表和相应输入值的问题的有效工具。这些方法通常采用MPC，其在基础传输调度的周期长度的倍数处被激活。使用多步不变的终端区域和一个比基准周期长的预测范围，可以确保稳定性。然而，这种策略具有固有的缺点，例如高计算复杂度和低鲁棒性。我们的目标是解决这些缺点，提出了一个MPC与周期性时变终端区域和成本的推出设置，其中控制器被激活在每个时刻，并具有任意但固定的预测范围。我们认为更详细的两个具体的设置从文献中的网络控制系统，即令牌桶网络和执行器调度。对于这两种设置，我们提供的条件下，收敛的时变MPC的应用程序可以保证。在两个数值例子中，我们证明了所提出的方法的好处。
2020-02-11 cs.SY eess.SY
CPU Scheduling in Data Centers Using Asynchronous Finite-Time Distributed Coordination Mechanisms
我们提出了一个异步迭代方案，允许一组互连的节点，以分布式达成协议，在一个预先指定的范围内，在有限数量的步骤。虽然这种方案可以在各种各样的应用程序中，我们讨论它的范围内的任务调度数据中心。在这种情况下，该算法是保证近似收敛到最佳的调度计划，给定的可用资源，在有限数量的步骤。此外，由于是异步的，所提出的方案能够考虑到可以以延迟可变性的形式从离散节点或通信问题引入的不确定性，同时仍然收敛到目标。此外，通过使用广泛的经验评估，通过模拟，我们表明，所提出的方法具有最先进的性能。
2023-01-12 cs.DC cs.SY eess.SY
A Jointly Optimal Design of Control and Scheduling in Networked Systems under Denial-of-Service Attacks
本文研究了网络控制系统在随机拒绝服务（DoS）攻击下的控制与调度联合设计问题。传感器对系统输出进行测量，并通过分组丢弃链路将其动态状态估计转发给远程控制器。控制器使用它接收的估计来确定过程的最优控制律。攻击者的目标是通过对传感器-控制器通道进行拒绝服务攻击来增加数据包丢失率，从而降低控制性能。我们假设控制者和攻击者在博弈论意义上都是理性的，并建立了一个部分可观测的随机博弈来推导调度和控制的最优联合设计。使用动态规划，我们证明了控制和调度策略可以单独设计，而不牺牲最优性，使问题相当于一个完整的信息博弈。我们采用纳什Q学习来解决这个问题，并证明了解决方案是保证构成一个$ε$ -纳什均衡。数值例子来说明控制性能和通信成本之间的权衡。
2022-04-11 cs.SY eess.SY
Capacity-Constrained Urban Air Mobility Scheduling
研究了行程时间不确定且目的地容量有限的城市空中机动出行调度问题。城市空中交通，即在一个城市或地区内进行相对较短的旅行，正在成为未来交通网络的可能组成部分。城市空中交通网络中的目的地，称为垂直起降场或垂直起降点，通常着陆能力有限，为了安全起见，必须保证飞行器在起飞前能够着陆。我们首先提出了一个易于处理的城市空中交通网络模型，考虑到有限的着陆能力和不确定的旅行时间之间的目的地的旅行时间的上限和下限。然后，我们建立的网络的可实现的吞吐量的理论界限。接下来，我们提出了一个易于处理的算法调度行程，以满足安全约束和到达的最后期限。该算法允许动态地更新调度以适应，例如，新的需求随着时间的推移。本文最后的案例研究，证明了算法在两个网络。
2021-07-02 cs.SY eess.SY math.OC
Soft-Minimum Barrier Functions for Safety-Critical Control Subject to Actuation Constraints
本文提出一种基于软最小障碍函数的新控制方法，通过实时优化求解满足执行器约束的控制信号，保证系统安全集合的子集前向不变，并在倒立摆和双积分机器人上验证了有效性。
2023-08-30 cs.SY eess.SY
Rollout scheduling and control for disturbed systems via tube MPC: extended version
滚动控制是一种基于MPC的控制方法，其中控制器被周期性地激活以调度传感器或致动器数据的传输。其中，预先分配的业务规范充当对调度的传输的约束，确保它们以底层通信网络的容许速率被触发。在本文中，我们扩展的理论推出控制考虑有界干扰的受控对象存在的状态和输入约束。我们使用的方法从管MPC，其中的标称（未受干扰）的系统，用作预测模型，和真实的系统之间的误差保持在一个鲁棒控制不变集。该方法需要满足闭环中的\emph{maximum}传输间间隔，这是在铺开控制中不能直接获得的保证。我们的主要贡献是引入一种新的管MPC计划适用于推出控制，其中包含一个额外的约束条件的预测传输时间表。我们表明，凭借这个时间表的约束，传输间隔是有界的闭环。我们还建立了这种新的MPC计划的递归可行性，并显示系统的收敛性。
2020-08-18 cs.SY eess.SY
Efficient Schedulability Test for Dynamic-Priority Scheduling of Mixed-Criticality Real-Time Systems
许多安全关键应用领域中的系统都受到认证要求的约束。在这样的系统中，通常有不同的应用程序提供具有不同关键程度的功能。因此，对这些不同关键程度的功能的认证要求也各不相同，高度关键的功能需要非常高的保证水平，而不太关键的功能需要相对较低的保证水平。考虑到在截止日期内以保证预算的形式给予各种应用程序的时间保证，这种多关键性系统的实时的【形】调度理论最近一直在发展中。特别是，一种称为最早截止日期优先与虚拟截止日期（EDF-VD）的算法已经显示出了很多的承诺，两个关键级别的系统，特别是在通过实验结果证明的实际性能方面。在本文中，我们设计了一个新的可扩展性测试的EDF-VD扩展这些性能优势，多临界系统。我们提出了一种新的测试需求约束函数的基础上，也提出了一种新的虚拟的最后期限分配策略。通过大量的实验，我们表明，所提出的技术显着优于现有的各种通用的实时的【形】系统的策略。
2020-03-11 cs.OS cs.SY eess.SY
Soft-Minimum and Soft-Maximum Barrier Functions for Safety with Actuation Constraints
针对带执行器约束的系统安全控制问题，提出基于软最小及组合软最大/软最小屏障函数的两种控制方法，证明其可行性与安全不变性，并通过仿真验证效果。
2024-07-26 cs.SY eess.SY
Sparse Sensing, Communication, and Actuation via Self-Triggered Control Algorithms
University of Maryland at College Park（马里兰大学帕克分校）；Lehigh University（利哈伊大学）
本文提出了一种自触发控制算法，通过惩罚反馈增益和控制输入向量的l0测度，并最大化触发时间间隔，以减少网络化控制系统中的处理器使用、通信带宽和能耗，同时提供稀疏的传感器采样、与其他子系统通信和激活输入执行器的调度。
2018-12-21 cs.SY eess.SY
Dynamic Uploading Scheduling in mmWave-Based Sensor Networks via Mobile Blocker Detection
本文针对毫米波传感器网络中移动阻挡导致链路中断的问题，将采样与上传调度建模为MDP，提出利用链路阻挡预测的低复杂度策略，仿真显示平均代价最多降低49.6%。
2023-11-02 cs.SY eess.SY
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
Deep Learning for Wireless Networked Systems: a joint Estimation-Control-Scheduling Approach
School of Electrical and Information Engineering, The University of Sydney（悉尼大学电气与信息工程学院）；School of Electrical Engineering and Robotics, Queensland University of Technology (QUT)（昆士兰科技大学电气工程与机器人学院）
针对模型未知非线性WNCS，本文提出融合AoI与信道状态、联合无模型与基于模型数据的DRL估计-控制-调度协同设计框架，显著优于分离式方案。
2022-10-03 cs.AI cs.IT cs.LG
Attitude Trajectory Optimization for Agile Satellites in Autonomous Remote Sensing Constellation
敏捷姿态机动可以最大限度地利用遥感卫星星座。通过考虑卫星的物理特性和它的致动器规格，我们可以利用姿态控制系统的全部性能潜力来进行敏捷的遥感超越传统的回转和稳定机动。采用一个由自主和反应灵敏的调度程序协调的敏捷卫星星座，可以大大提高总体响应率、重访时间和任务的全球覆盖范围。在本文中，我们使用最新的进展，顺序凸规划为基础的轨迹优化，使快速目标捕获，指向和跟踪能力的星座。我们提出了两个问题的配方。最小时间回转最优控制问题确定在给定非线性四元数运动学、陀螺仪和致动器动力学以及状态/输入约束的任何两个方向之间回转的最小时间、所需能量和最优轨迹。通过网格化的三维旋转的空间，并有效地解决这个问题的网格上，我们生产的查找表或参数拟合离线，然后可以使用的调度器在线计算的最小时间和机动能量的准确估计，实时星座调度。最小努力多目标指向最优控制问题是使用在线的每颗卫星产生连续的姿态状态和控制输入轨迹，实现给定的时间表，同时最小化姿态误差和控制努力。然后，可以通过低级跟踪控制器来实现最优轨迹。我们证明了我们的方法与太阳同步轨道上的参考卫星通过全球分布的，地球观测目标的例子。
2021-02-16 cs.SY eess.SY
