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
Ergodicity, Output-Controllability, and Antithetic Integral Control of Uncertain Stochastic Reaction Networks
随机反应网络的遍历性和输出可控性已被证明是实现其控制的基本属性，例如，使用对偶积分控制。在这里，我们建议将这些属性扩展到不确定网络的情况。为此，区间，鲁棒，符号，结构遍历性/输出可控性的概念被引入。所获得的结果与[Briat，Gupta & Khammash，Cell Systems，2016]中所获得的结果具有相同的精神，其中这些特性的特征在于控制理论概念，线性代数条件，线性规划和图论/代数条件。一个重要的结论是，所有这些性质都可以用线性规划来刻画。文中给出了两个例子。
2020-06-23 cs.SY eess.SY math.OC
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 of networked MIMO systems
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
研究网络化系统状态可控性，分析网络拓扑、节点动力学、外部控制输入和内部交互对可控性的影响，揭示可控性是多因素综合结果，与传统共识或编队可控性不同。
2015-10-31 cs.SY eess.SY
Generic Diagonalizability, Structural Functional Observability and Output Controllability
本文研究了一般可对角化系统的结构功能能观性与输出能控性，提出了多项式时间判据及最小传感器和执行器配置的闭式解与高效算法，并给出了更一般系统的最优上界。
2024-09-25 cs.SY eess.SY
On the Popov-Belevitch-Hautus tests for functional observability and output controllability
本文将泛函能观性的广义 PBH 测试通过 Jordan 分解扩展至更广系统类别，并确定了输出能控性测试充要条件成立的系统类别，为观测器与控制器设计等提供理论基础。
2025-06-24 cond-mat.dis-nn cs.SY eess.SY
Control-Theoretic View of Neural ODEs: Empirical Controllability and Observability
The University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校）；AI, Autonomy, Resilience, Control (AARC) Lab at the Department of Electrical and Computer Engineering, The University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校电气与计算机工程系自主、韧性控制实验室）
从控制论角度，利用可控性和可观性概念分析神经ODE，通过轨迹线性化和Koopman提升方法，在RLC电路上验证了局部可控性和可观性。
2026-06-07 cs.SY eess.SY
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 Undirected Diffusive Networks with Vector-Weighted Edges
研究了具有{扩散耦合子系统}的无向网络系统的能控性，其中每个子系统具有{相同的{ \emph{fixed} }}一般高阶单输入多输出动态.网络拓扑的基础图是{ \emph{vector-weighted} }，而不是标量加权图。目的是找到网络化系统在结构上可控的条件，即，对于网络拓扑的交互链路的几乎所有矢量值，相应的系统是可控的。证明了网络化系统是结构可控的当且仅当每个子系统是可控的和可观测的，并且网络拓扑是全局输入可达的.这些条件被进一步推广到{多输入多输出子系统和矩阵加权边}或有向和无向相互作用链路同时存在的情况。
2020-04-20 cs.SY eess.SY
Structural Controllability of Networked Relative Coupling Systems
从结构的角度研究了网络化相对耦合系统（NRCS）的能控性问题，其中子系统具有固定的高阶线性动力学，且通过依赖于相邻子系统的相对变量进行耦合.目的是探索子系统动力学和网络拓扑的条件，在该条件下，对于几乎所有的子系统相互作用链路的权重，相应的数值NRCS是可控的，这被称为结构可控的。考虑了三种子系统交互方式：1）每个子系统为单输入单输出（SISO）; 2）每个子系统为多输入多输出（MIMO），且两个子系统之间所有信道的权值相同; 3）每个子系统为MIMO，但两个子系统之间不同信道的权值不同。{We证明了在某些必要的连通性条件下，NRCS的所有参数相关模式都是一般可控的。然后，我们推导出必要和/或充分条件的结构可控性依赖于子系统动力学和网络拓扑的连通性在一个解耦的形式为所有的三种相互作用方式。我们还扩展了我们的结果，以处理某些子系统的不均匀性，并展示了它们在一些实际系统，包括质量弹簧阻尼器系统和电力网络的直接应用。
2021-01-26 cs.SY eess.SY
Minimal Inputs/Outputs for a Networked System
Tsinghua University（清华大学）
研究在状态转移矩阵给定条件下，系统可控性/可观测性的最小输入输出数，证明其等于系统状态转移矩阵的最大几何重数，与传统最简输入输出矩阵问题形成鲜明对比。
2017-03-18 cs.SY eess.SY
Existence and Design of Target Output Controllers
University of Western Australia（西澳大利亚大学）；University de Lorraine（洛林大学）
该研究提出目标输出可控性新条件与控制器设计算法，无需系统可控，拓展全状态反馈控制原理，还给出约束下静态输出反馈条件及数值验证。
2025-03-10 cs.SY eess.SY
Trackability for Discrete-Time LTI Systems: A Brief Review and New Insights
“跟踪性”，系统遵循任意参考命令的能力，在这项工作中进行了研究。可控性在解释系统输出的跟踪行为方面没有用，这是一个经常被忽视的差距。可跟踪性通过表征系统动态是否允许跟踪某些参考命令来解决这个差距，而不管所使用的控制器/控制动作。虽然早期的文献讨论了密切相关的想法，缺乏一致性的术语和重点的文献中有必要定义跟踪性在一个简单而严格的方式。我们提出了基于初等线性代数的可跟踪性的定义，并提出了一个秩检验确定系统的可跟踪性，而跟踪控制作为一个存在性问题。我们讨论了一些详细的秩检验与文献中的其他结果的关系。然后，这些结果用于生成关于可跟踪系统的见解，更重要的是，用于获得对不可跟踪系统的跟踪行为的见解。我们还定义了三个指标，表明预期的跟踪系统的行为。此外，我们还提出了一个维恩图，详细解释了跟踪性和其他基本系统属性，如可控性，可观测性和输出可控性之间的联系，同时讨论了几个事实，阐述这些连接。具体来说，我们表明，跟踪性是从根本上不同的可控性和输出可控性。所提出的工作，预计将作为一个基础，更深入的调查跟踪控制的主题，并提供了一个框架，接收新的理论见解跟踪。
2020-06-16 cs.SY eess.SY
Strong Structural Controllability of Structured Networks with MIMO node systems
本文研究了具有 MIMO 节点系统的结构化网络的强结构能控性，提出了计算更高效的必要代数条件与基于弱着色变化规则的图论条件，为网络分析与设计提供了理论及实践见解。
2023-05-18 cs.SY eess.SY
On Power Control of Grid-Forming Converters: Modeling, Controllability, and Full-State Feedback Design
针对构网型变流器传统单输入单输出功率控制的适配性与性能局限，本文从多输入多输出视角推导误差状态空间模型，分析可控性格拉姆矩阵，提出仅用本地测量的全状态反馈控制实现特征值任意配置，并通过实验验证了方法有效性。
2022-09-17 cs.SY eess.SY
Controllability and Tracking of Ensembles: An Optimal Transport Theory Viewpoint
本文从最优传输理论视角研究系综的可控性与状态跟踪，提出利用Kantorovich公式将问题转化为线性规划，并给出高斯输出下的跟踪方法及数值验证。
2024-12-17 cs.SY eess.SY
Duality between controllability and observability for target control and estimation in networks
该研究针对高维网络系统的目标控制与估计问题，建立了输出能控性与泛函能观性的强弱对偶关系，推导了静态反馈下目标控制的充要条件，推广了经典控制理论的对偶性与分离原理。
2025-06-24 cond-mat.dis-nn cs.SY eess.SY
Minimum jointly structural input and output selection for strongly connected networks
在本文中，给定一个线性定常强连通网络，我们研究的问题，确定的最小数量的状态变量，需要同时驱动和测量，以确保结构的可控性和可观性，分别。这个问题是基本的多代理系统的设计，其中有经济上的限制，在决定哪些代理配备一个更昂贵的车载系统，这将允许代理有致动和传感能力。尽管这个问题的组合性质，我们提出了一个解决方案，耦合设计的结构可控性和结构可观性对应解决它与多项式时间的复杂性。
2021-11-26 cs.SY eess.SY math.OC
Data-Driven Analysis and Predictive Control of Descriptor Systems with Application to Power and Water Networks
本文提出面向离散时间广义系统的数据驱动分析与控制框架，通过前向/后向数据矩阵和扩展Willems引理处理非因果性与不完全可控性，使DeePC在电力和水网络中实现输出跟踪与稳定控制。
2025-08-22 cs.SY eess.SY math.OC
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
On the Controllability and Observability of Networked Dynamic Systems
Tsinghua University（清华大学）
本文提出网络系统可控性和可观测性的必要充分条件，基于子系统传输零点和连接矩阵，应用于分布式预测器与集中卡尔曼滤波器的稳态估计精度等价分析。
2014-01-17 cs.SY eess.SY
Target Controllability and Target Observability of Structured Network Systems
本文利用图论刻画结构化网络系统中目标可控性与目标可观测性的条件，并严格建立二者的弱对偶与强对偶关系，从而统一传感器与驱动器的优化配置方法。
2023-09-25 cond-mat.dis-nn cs.SY eess.SY
Modal Barriers to Controllability in Networks with Linearly-Coupled Homogeneous Subsystems
Washington State University（华盛顿州立大学）
研究线性耦合同构子系统的网络可控性，区分不变模态和特殊重复模态对可控性的影响，揭示网络结构对可控性的阻碍作用。
2018-05-05 cs.SY eess.SY math.OC
Unified Eigenvalue-Eigenspace Criteria for Functional Properties of Linear Systems and the Generalized Separation Principle
University of Western Australia（西澳大学）
本文提出功能特性线性系统统一特征值-特征子空间准则，引入内在功能可控性和镇定性概念，实现功能层面的广义分离原理。
2026-08-07 cs.SY eess.SY
Affine Dependence of Network Controllability/Observability on Its Subsystem Parameters and Connections
针对子系统矩阵经LFT表示的网络化动态系统，提出能观/能控充要条件，计算可按子系统独立完成且仅要求适定性，并推广至广义子系统。
2020-10-06 cs.SY eess.SY
Robust and structural ergodicity analysis of stochastic biomolecular networks involving synthetic antithetic integral controllers
ETH-Zürich（苏黎世联邦理工学院）
本文研究了包含合成反向积分控制器的随机生物分子网络的鲁棒性和结构性遍历性分析，提出了一种基于代数和多项式技术的精确理论方法来验证遍历性和输出可控性条件。
2018-11-27 cs.SY eess.SY math.DS
Controllability-Constrained Deep Network Models for Enhanced Control of Dynamical Systems
San Jose State University（圣何塞州立大学）
本文提出一种可控性约束的深度网络模型估计方法，通过惩罚低可控性模型，增强数据驱动模型的可控性，从而提升控制器效率、可解释性和长期预测精度，并在两个图像观测的经典控制系统中验证了其优越性。
2023-11-11 cs.AI cs.SY eess.SY
Asymptotic Tracking Control of Uncertain MIMO Nonlinear Systems with Less Conservative Controllability Conditions
Chongqing University（重庆大学）
对于不确定多输入多输出（MIMO）非线性系统，实现渐近跟踪是非常重要的，而现有的方法通常要求一定的可控性条件，如果涉及意外的执行器故障，这些条件是相当严格的甚至是不切实际的。本文提出了一种能在较不保守（更实际）的可控性条件下实现零误差稳态跟踪的方法。通过将一种新的Nussbaum增益技术和一些积极的可积函数的控制设计中，我们开发了一个鲁棒自适应渐近跟踪控制方案的时变控制增益未知的大小和方向的系统。通过求助于一些可行的辅助矩阵的存在，目前最先进的可控性条件进一步放宽，这扩大了系统的类别，可以考虑在所提出的控制方案。所有的闭环信号被确保是全局最终一致有界的。此外，这种控制方法进一步扩展到涉及间歇性致动器故障的情况下，与应用到机器人系统。最后，通过仿真实验验证了该方法的有效性和灵活性.
2022-08-03 cs.RO cs.SY eess.SY
Distributed Verification of Structural Controllability for Linear Time-Invariant Systems
Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Porto (FEUP)（波尔图大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文提出基于子系统结构模式的分布式方法，用于验证大规模动态系统结构可控性，方法在相似和串行子系统子类中具有多项式时间复杂度。
2015-06-18 cs.SY eess.SY math.OC
Structural Decomposition for Quantum Two-level Systems
海森堡图像中的二能级量子系统的输入输出模型是具有常数系统矩阵的双线性形式，这允许引入与量子线性系统类似的可控性和可观性的概念。通过可控性和可观性的概念，坐标变换，这是旋转矩阵，可以显式地构造转换的输入输出模型到一个新的。新的输入-输出模型使我们能够研究二能级量子系统的许多有趣的性质，如Lindblad主方程的稳态解，量子无消相干（DF）子空间，量子非破坏（QND）变量，以及量子反作用规避（BAE）测量的实现。在（Wang，J. \& Wiseman，H. M.（2001），Feedback-stabilizing of an arbitrary pure state of a two-level atom，Physical Review A 64（6），063810）的结果进行了重新研究。
2019-09-17 cs.SY eess.SY quant-ph
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
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
From Black-Box to White-Box: Control-Theoretic Neural Network Interpretability
Department of Mechanical Engineering（机械工程系）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
针对深度神经网络机制难解释的问题，提出控制论分析框架，将训练后网络视为非线性状态空间系统，借助能控/能观Gramian、Hankel奇异值量化神经元重要性，为模型剪枝与可解释性提升提供依据。
2025-11-17 cs.AI cs.LG cs.SY
Secure Mode Distinguishability for Switching Systems Subject to Sparse Attacks
Center of Excellence DEWS, Department of Information Engineering, Computer Science and Mathematics, University of L’Aquila（拉奎拉大学信息工程、计算机科学与数学系DEWS卓越中心）
本文研究了在连续输出可测而离散输出不可用的情况下，切换系统初始离散状态的精确重建条件，针对线性切换系统在稀疏攻击下的安全模式可区分性提出条件。
2017-04-10 cs.SY eess.SY
GenCtrl -- A Formal Controllability Toolkit for Generative Models
Apple（苹果公司）；Universitat Pompeu Fabra（庞培法布拉大学）；Stanford（斯坦福大学）
GenCtrl 提出了一种理论框架，用于评估生成模型的可控性，并通过实验展示了可控性在不同任务中的脆弱性。
2026-01-09 cs.AI cs.LG cs.SY
Local Output Feedback Stabilization of a Nonlinear Kuramoto-Sivashinsky equation
研究了一类非线性Kuramoto-Sivashinsky方程的局部输出反馈镇定问题.控制位于域的边界处，而测量被选择为Neumann迹线。系统输出的这种选择要求研究系统在$H^2$ -范数下的轨迹。此外，驱动/传感方案的选择进行了讨论和适应的植物的参数的函数，以避免潜在的运营商的某些特征值的可控性/可观性属性的可能损失。这在某些情况下导致多输入多输出控制设计过程。所采用的控制策略是有限维的，并依赖于频谱缩减方法。我们得到了保证被控对象局部指数镇定的充分条件。这些控制设计约束条件被证明是可行的，只要控制器的阶数被选择为足够大，确保所报告的控制设计过程是系统的。
2021-12-14 cs.SY eess.SY math.OC
Dissipative Imitation Learning for Discrete Dynamic Output Feedback Control with Sparse Data Sets
本文提出一种基于输入输出稳定性的耗散模仿学习方法，利用稀疏数据集和粗略被控对象模型，通过迭代凸上界和投影梯度下降学习闭环稳定的动态输出反馈控制器，在极少模型信息下实现稳定性并成功模仿专家行为。
2023-09-13 cs.LG cs.SY eess.SY
Sparse approximate inverses of Gramians and impulse response matrices of large-scale interconnected systems
Delft Center for Systems and Control, Delft University of Technology（代尔夫特系统与控制中心，代尔夫特理工大学）
本文展示大规模互联系统稀疏状态空间模型的有限时间Gramians和冲击响应矩阵的逆可被稀疏矩阵近似，提出分布式估计与控制新方法，通过局部子系统输入输出数据线性组合实现，计算复杂度为O(N)。
2014-05-11 cs.SY eess.SY math.OC
Efficient Recovery of Sparse Graph Signals from Graph Filter Outputs
本文针对图滤波器输出中稀疏图信号的恢复问题，利用双重稀疏性和低阶滤波器假设，提出GM-GIC、graph-BNB-GIC和GFOC三种算法，并拓展至盲反卷积场景。
2024-11-07 cs.SY eess.SP eess.SY
