Optimization-based Constrained Funnel Synthesis for Systems with Lipschitz Nonlinearities via Numerical Optimal Control
本文针对具有Lipschitz非线性和有界扰动的系统，提出基于数值最优控制的漏斗综合算法，通过多重打靶法将DLMI约束问题转化为半定规划，兼顾最大化漏斗入口与最小化吸引漏斗尺寸以抑制扰动。
2023-07-01 math.OC
Continuous-time Constrained Funnel Synthesis for Incrementally Quadratic Nonlinear Systems
针对受有界扰动的增量二次非线性系统，提出基于凸优化的连续时间约束漏斗合成框架，通过DLMI确保漏斗不变性，重构为DME和LMI求解，在单轮车与四旋翼避障任务中验证有效性。
2025-11-12 math.OC
Funnel control with input filter for nonlinear systems of relative degree two
Universität Paderborn（帕德博恩大学）
本文提出一种无模型自适应控制器，通过输入滤波器实现非线性相对次数为二系统的输出参考跟踪控制。
2025-12-19 math.OC
Funnel MPC for nonlinear systems with arbitrary relative degree
针对现有Funnel MPC受系统相对阶限制或需额外可行性约束的问题，提出基于跟踪误差导数加权和的改进阶段代价函数，证明了其对任意相对阶非线性系统的初始与递推可行性，无需终端条件等额外要求。
2024-03-10 math.OC
Funnel Synthesis via LMI Copositivity Conditions for Nonlinear Systems
本文提出一种基于LMI共正性条件的漏斗综合方法，通过有限个LMI保证连续时间不变性，并在三维避障轨迹规划和六自由度动力下降制导中验证了有效性。
2025-10-26 math.OC
Funnel control with input filter for nonlinear systems with arbitrary relative degree
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg（哈勒-维滕贝格马丁路德大学）
本文提出了一种基于滤波变量集合的无导数扩展 funnel 控制方法，用于未知非线性多输入多输出系统输出参考跟踪问题，通过保证跟踪误差在预设性能范围内，避免输出信号微分并保持简单的结构。
2026-09-23 math.OC
Approximations of the Set of Trajectories and Integral Funnel of the Nonlinear Control Systems with Limited Control Resources
本文讨论了控制函数受积分约束的非线性常微分方程所描述的控制系统的轨迹集和积分漏斗的近似问题。容许控制函数的集合由有限个分段常数控制函数组成的集合代替。它示出了由有限数量的分段常数控制函数生成的轨迹集是轨迹集的内部近似。进一步，用适当的欧拉折线代替分段常数控制函数所产生的轨迹，证明了由有限条欧拉折线组成的轨迹集是给定控制系统轨迹集的近似.系统的积分漏斗的一组由有限数量的点的近似。
2022-02-21 math.OC
Funnel cruise control
我们考虑车辆跟随问题，其中始终保证与领导车辆的安全距离，并且尽可能达到最喜欢的速度。我们引入漏斗巡航控制器作为一种新的通用自适应巡航控制机制，它是无模型的，并实现了上述控制目标。该控制器由速度漏斗控制器和距离漏斗控制器组成，速度漏斗控制器在领导车辆远离时直接调节速度，距离漏斗控制器在领导车辆接近时调节与领导车辆的距离，使得安全距离永远不会被违反。我们提供了一个严格的证明的整体控制器设计的可行性。漏斗巡航控制器通过模拟可能发生在日常交通中的三种不同场景来说明。
2019-07-09 math.OC
Event-Triggered Funnel Control for Output Reference Tracking of Unknown Nonlinear Systems
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg（哈勒-维滕贝格马丁·路德大学）
针对未知非线性系统输出参考跟踪问题，提出事件触发零阶保持实现的漏斗控制器，通过辅助积分状态补偿误差，保证闭环性能并排除芝诺行为，经数值仿真验证有效。
2026-11-02 math.OC
Asymptotic tracking by funnel control with internal models
针对漏斗控制误差不收敛至零且高增益导致对噪声敏感的问题，本文将内模原理与漏斗控制结合，对带线性参考内模的线性系统在未知参数下实现了渐近跟踪。
2024-03-28 math.OC
Experimental validation for the combination of funnel control with a feedforward control strategy
针对欠驱动系统的输出轨迹跟踪难题，本文提出将漏斗反馈控制与基于伺服约束的前馈控制结合的两自由度方法，并通过实验验证其可缓解漏斗控制器缺陷。
2023-12-07 math.OC
Funnel control for a moving water tank
研究了一类由线性化圣维南方程组建模的非线性运动水箱系统的跟踪控制问题，其中输出由水箱的位置给定，控制输入为作用在水箱上的力，对于给定的参考信号，目标是跟踪误差在预先给定的性能漏斗内演化.利用最近的结果在漏斗控制，这可以通过显示，除其他外，系统的内部动态是有界输入，有界输出稳定。
2021-08-04 math.OC
String stability and guaranteed safety via funnel cruise control for vehicle platoons
Universität Paderborn（帕德博恩大学）；University of Groningen（格罗宁根大学）
研究具有异构和非线性动力学的自动驾驶车辆编队的分散控制策略，基于漏斗控制思想提出新算法，能保证车距、交通流并实现串稳定性，通过模拟验证性能。
2026-07-07 math.OC
Funnel Control for Langevin Dynamics
本文研究了Langevin型随机微分方程的跟踪控制问题，提出了一种新型漏斗控制器，在无需势能形状具体知识的前提下，保证均值在预定性能漏斗内跟踪参考信号，并通过双井势能数值仿真验证了其可行性。
2023-06-26 math.OC
Fault tolerant funnel control for uncertain linear systems
研究不确定线性系的自适应容错跟踪控制问题。基于漏斗控制和时变Byrnes-Isidori形式的最新结果，我们开发了一种低复杂度的无模型控制器，对于任何给定的足够平滑的参考信号，该控制器都可以实现规定的跟踪误差性能。在所考虑的系统类，我们允许更多的输入比输出，只要满足一定的冗余度的执行器。控制器权矩阵在控制器设计中起着重要的作用。这是一个矩形输入变换，选择这样的零动态，这是假定为一致指数稳定的，在所得到的系统是独立的新输入。我们说明了容错漏斗控制器的线性化模型的波音737飞机的横向运动的一个例子。
2019-12-04 math.OC
Funnel control in the presence of infinite-dimensional internal dynamics
研究一类不确定非线性系统的输出轨迹跟踪问题，该系统的内部动态可以用输入有界输出稳定的无穷维系统来描述。我们描述在哪些条件下，这些系统属于一个抽象的类，漏斗控制是已知的可行的。作为一个说明性的例子，我们表明，对于一个系统的内部动态模型的传输方程，这是不是指数稳定的，我们得到规定的性能的跟踪误差。
2019-12-05 math.OC
Funnel control of the Fokker-Planck equation for a multi-dimensional Ornstein-Uhlenbeck process
本文探讨了在无界空间域上对对应于多维Ornstein-Uhlenbeck过程的Fokker-Planck方程采用漏斗控制技术的可行性。首先，利用加权Lebesgue和索伯列夫空间，通过适当的半双线性型定义了一个辅助算子。然后将该算子转换为所需的Fokker-Planck算子。我们证明了受控福克-普朗克方程（它是一个概率密度）的任何温和的解决方案有一个协方差阵，指数收敛到一个常数矩阵。在讨论了一种简单的前馈控制方法后，我们利用半群理论证明了漏斗控制在干扰存在下的可行性。我们强调，闭环系统是一个非线性和时变偏微分方程。仿真结果表明了该方法的有效性。
2021-04-14 math.OC
Funnel control -- a survey
本文综述了漏斗控制方法，介绍其仅依赖系统结构性质即可实现预设瞬态与渐近误差约束的核心原理，并涵盖多种系统类别、输入约束及应用。
2025-07-02 math.OC
A low-complexity funnel control approach for non-linear systems of higher-order
针对未知高阶非线性多输入多输出系统的输出跟踪问题，提出一种复杂度更低的无模型漏斗控制器，通过理论分析与仿真验证其有效性。
2025-05-23 math.OC
Funnel control for the monodomain equations with the FitzHugh-Nagumo model
我们考虑一个抛物型的非线性反应扩散方程组，称为单域方程组，它模拟了细胞中电流的相互作用。与FitzHugh-Nagumo非线性模型一起，它们代表了人类心脏的除颤过程。我们研究了一个相当一般的类型与位于同一地点的输入和输出描述边界和分布式控制和观察。控制目标是输出轨迹跟踪与指定的性能。为了实现这一点，我们采用漏斗控制器，这是无模型和低复杂性。该控制器在闭环系统中引入了一个非线性时变项，并证明了其解的存在唯一性。此外，利用问题的抛物线性质，我们获得了状态，输入和输出的Hölder连续性。我们说明了我们的结果，通过一个标准的测试例子终止再入波的模拟。
2021-01-26 math.OC
Robust Funnel Model Predictive Control for output tracking with prescribed performance
针对相对阶一且内部动态稳定的非线性MIMO系统，提出结合漏斗MPC与无模型自适应漏斗控制器的鲁棒方案，在未知扰动和模型失配下保证预定性能跟踪，并证明无需终端条件的初始与递归可行性。
2023-12-12 math.OC
On Model Predictive Funnel Control with Equilibrium Endpoint Constraints
提出模型预测漏斗控制，结合漏斗控制的误差保证与MPC的预测优势，通过滚动优化参数化误差边界，减少决策变量并提升鲁棒性，利用终端等式约束证明稳定性及可行性。
2025-05-26 math.OC
Vector relative degree and funnel control for differential-algebraic systems
研究多输入多输出微分代数系统的跟踪控制问题。首先，将向量相对度的概念推广到线性系，得到了“截断向量相对度”的新概念，并导出了一个新的规范形。之后，我们考虑一类非线性泛函微分-代数系统，它包括具有截断向量相对度的线性系。对于这个类，我们引入了一个反馈控制器，它实现了，对于一个给定的足够平滑的参考信号，跟踪误差在一个预先指定的性能漏斗。我们说明我们的结果的机器人机械手的一个例子。
2020-01-15 math.OC
Analysis and funnel control for nonlinear drill strings
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg（哈勒-维滕贝格马丁路德大学）；Kongu Engineering College（孔古工程学院）；Technische Universität Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学）
研究非线性钻杆系统输出跟踪问题，通过抽象边界值问题分析模型可解性，提出 novel funnel 控制方法以确保钻头角速度跟踪动态参考轨迹，同时保持跟踪误差在预设性能 funnel 内。
2026-10-06 math.OC
Joint Observer-Based Output-Feedback Robust Guidance and Control Funnel Synthesis
William E. Boeing Department of Aeronautics and Astronautics, University of Washington（华盛顿大学航空航天系）
提出联合制导与鲁棒观测器输出反馈综合框架，协同设计参考轨迹、观测器及增益，用LMI和prox-SCP求解，仿真验证鲁棒跟踪与约束满足。
2026-09-22 math.OC
Sampled-data funnel control and its use for safe continual learning
提出一种适用于任意相对阶非线性系统的采样数据输出反馈控制器，确保预设误差范围内的参考跟踪，可作为安全过滤器与强化学习等控制器结合，应用于安全关键场景。
2025-02-04 math.OC
A model-free approach to control barrier functions using funnel control
针对基于 CBF 的安全控制依赖系统模型的问题，本文结合漏斗控制提出仅用测量输出的无模型 CBF 控制律，并建立其与归零 CBF 模块化综合的联系。
2025-06-16 math.OC
Output feedback control with prescribed performance via funnel pre-compensator
本文研究了仅通过输出反馈的高相对度系统的输出参考跟踪问题，即输出导数未知的情况下的跟踪问题。为此，我们证明了漏斗预补偿器与任意相对度的最小相位系统的结合产生了相同相对度的系统，该系统也是最小相位。原始系统的输出和预补偿器的输出之间的误差在规定的性能漏斗内演化;此外，漏斗预补偿器的输出的导数是明确已知的。因此，在不知道原始系统输出的导数的情况下，可以通过例如漏斗控制方案来实现具有跟踪误差的规定瞬态行为的输出参考跟踪。
2022-02-14 math.DS math.OC
BIBO stability for funnel control: semilinear internal dynamics with unbounded input and output operators
本文研究了考虑边界控制和边界观测的半线性无穷维动力系统的有界输入有界输出（BIBO）稳定性。基于插值空间的利普希茨条件，给出了BIBO稳定的充分条件.我们的研究结果可以应用于保证漏斗控制耦合ODE-PDE系统的可行性，通过一个例子，从化工。
2023-02-17 math.AP math.OC
Funnel control for boundary control systems
研究了一种应用于边界控制系统的非线性、非自治反馈控制器。我们的目标是跟踪一个给定的参考信号与规定的性能。利用非线性算子理论证明了闭环系统解的存在唯一性。我们将所得结果应用于双曲型和抛物型方程。
2020-06-08 math.AP math.OC
Safe continual learning in model predictive control with prescribed bounds on the tracking error
针对未知连续时间非线性系统，提出在鲁棒漏斗 MPC 中加入在线机器学习组件的三组件安全持续学习方法，在保证跟踪误差规定界限的同时自适应模型。
2025-02-15 math.OC
Adaptive output error feedback for a class of nonlinear infinite-dimensional systems
研究实希尔伯特空间上一类非线性无穷维系统的输出调节问题。在状态空间的分解和与Byrnes-Isidori形式有关的变量的某些变量变换之后，示出了（Berger等人，2020）在对非线性系统动力学的一些假设下，如适定性和有界输入状态有界输出（BISBO）稳定性，实现了控制目标。该理论被应用于调节的化学推流管式反应器中的温度，其反应动力学由阿克里乌斯非线性模型。此外，阻尼正弦戈登模型也符合所需的假设。通过数值模拟说明了理论结果。
2022-04-05 math.OC
Funnel control of linear systems with arbitrary relative degree under output measurement losses
针对存在输出测量丢失的任意相对阶线性最小相位系统，提出一种漏斗跟踪控制律，显式给出测量丢失最大时长与可用最小时长条件，并通过车上质量系统仿真验证。
2023-09-27 math.DS math.OC
Funnel-based Control for Reach-Avoid-Stay Specifications
本文针对控制仿射非线性系统提出一种基于漏斗控制的方法，通过引入规避函数和自适应漏斗框架构建闭式控制器，确保系统轨迹满足到达-避免-停留规范，并通过仿真验证了其有效性。
2023-08-30 cs.SY eess.SY math.OC
Exact output tracking in prescribed finite time via funnel control
针对未知非线性系统，提出一种新型高增益反馈控制器，实现预定有限时间内精确输出跟踪且瞬态误差保持在预设边界内，并严格证明其可行性。
2024-08-28 math.DS math.OC
Funnel control for passive infinite-dimensional systems
针对阻抗无源线性无穷维系统，采用系统节点方法分析漏斗控制的闭环非线性演化方程可解性，证明其适用性，并通过两种控制场景下的Euler-Bernoulli梁算例验证。
2025-10-01 math.AP math.FA math.OC
Tracking with prescribed performance for linear non-minimum phase systems
研究了相对阶已知的不确定线性系的跟踪控制问题，它们的零动态可能具有不稳定部分。对于一个给定的足够平滑的参考信号，我们设计了一个低复杂度的控制器，实现了跟踪误差在规定的性能漏斗内演变。我们提出了一种新的方法，其中构造了一个新的输出，相对于该系统具有更高的相对度，但零动态的不稳定部分被消除。使用最近的结果在漏斗控制，然后我们设计了一个控制器，相对于这个新的输出，它也采用了一个新的参考信号。我们证明了原始输出保持在原始参考轨迹周围的指定性能漏斗内，并且闭环系统中的所有信号都有界。仿真结果表明了该方法的有效性。
2020-02-04 math.OC
Maneuvering tracking algorithm for reentry vehicles with guaranteed prescribed performance
本文提出一种基于预设性能的再入飞行器机动跟踪控制策略，通过引入时间触发的非单调性能漏斗和无需系统参数知识的递归控制结构，确保在参考轨迹突变和扰动下跟踪误差维持在预设范围内，并通过仿真验证了其有效性。
2023-08-01 math.OC
Model Predictive Control for output tracking with prescribed performance
Universität Paderborn（帕德博恩大学）
本研究提出了一种基于预定性能的MPC框架，通过融合模型预测优化与自适应反馈补偿，实现非线性系统在预定误差范围内的输出跟踪，同时提升预测精度和鲁棒性。
2026-02-25 math.OC
Real-time Funnel Generation for Restricted Motion Planning
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
在自主系统中，运动规划器生成由低级控制器跟踪的参考轨迹。为了安全操作，运动规划器在生成回避轨迹时应考虑不可避免的控制器跟踪误差。在这篇文章中，我们提出了一种方法来生成可证明安全的跟踪误差界，同时减少过度保守，存在于现有的方法。我们通过限制运动规划器的可能行为来实现这一目标。我们提供了一个代数方法的基础上的平方和规划的运动规划定义的限制，并找到小的范围内的跟踪误差。我们证明了我们的方法在两个案例研究，并展示了我们如何可以集成到已经开发的运动规划技术的方法。结果表明，我们的方法可以提供可接受的跟踪误差，其中以前的工作是不适用的。
2019-11-04 cs.RO math.OC
Prescribed-performance position tracking for infinite-dimensional passive systems
University of Namur（南纳穆尔大学）；Technische Universität Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学）
针对受控输出为无源输出积分的线性无限维无源系统，提出带动态增益监督器的非线性递归漏斗控制器，证明相关性能并以欧拉-伯努利梁验证，实现指定性能位置跟踪。
2026-08-19 math.FA math.OC
Output tracking for a non-minimum phase robotic manipulator
针对非最小相位的非线性机械臂，利用最近发展起来的线性非最小相位系统的漏斗控制方法，设计了一种输出误差反馈控制器。我们说明了新的控制设计的数值案例研究，在那里我们模拟末端执行器输出跟踪的机器人机械手。
2021-03-30 math.OC
Feedback control of the COVID-19 pandemic with guaranteed non-exceeding ICU capacity
在本文中，我们研究了COVID-19大流行的反馈控制技术，这些技术能够保证重症监护病房的可用床位不被超过。控制信号模拟了当地政府制定的社交距离政策。我们提出了一种控制设计的Bang-Bang漏斗控制器的基础上，这是强大的流行病学模型的参数的不确定性，只需要测量的人数需要医疗照顾。因此，它可以作为迈向可靠的决策机制的第一步。仿真结果表明了该控制器的有效性。
2021-10-28 math.OC
A model-free approach to control barrier functions for higher-order systems
TU Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；Universität Paderborn（帕德博恩大学）；Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg（哈勒-维滕贝格马丁·路德大学）
针对任意相对度的非线性系统，提出一种无需动态模型或状态测量的无模型控制障碍函数设计方法，并利用漏斗控制技术保证安全性。
2026-06-03 cs.SY eess.SY math.OC
Tracking control for underactuated non-minimum phase multibody systems
考虑了多体系统的跟踪控制问题，该系统采用完整约束和不完整约束建模。此外，系统可以是欠驱动的并且包含运动学回路，并且因此由一组微分代数方程描述，所述微分代数方程通常不能被重新公式化为常微分方程。我们提出了一种控制策略，它结合了前馈控制器的基础上的伺服约束方法与反馈控制器的基础上，最近的漏斗控制设计。作为这两种方法的一个重要工具，我们提出了一个新的程序来获得多体系统的内部动力学。此外，我们提出了一个可行的一组坐标的内部动力学，避免了与计算的Byrnes-Isidori形式的努力。通过对一个非线性非最小相位多输入多输出带运动回路机器人的仿真，验证了该控制器的设计。
2021-02-10 math.OC
Robustness under control sampling of reachability in fixed time for nonlinear control systems
在正则性假设下，证明了非线性控制系统的定时可达性在控制采样下是鲁棒的。
2020-06-19 math.OC
Nonlinear Control Synthesis for a Self-energizing Electro-Hydraulic Brake
分析设计了自增力电液制动器的非线性控制算法。期望的闭环系统的行为是通过一个合成的非线性控制器。
2010-05-15 math.OC
Designing a Nonlinear Model Predictive Controller for Fault Tolerant Flight Control
介绍了一种用于容错飞行控制的非线性模型预测控制器的设计过程。在检查和实施了一些数值技术，本文确定伪谱离散最适合这种设计。应用控制器的2D机器人模型表明，非线性控制器的性能比线性控制器，特别是在闭环的情况下。假设故障检测信息，应用该技术的纵向运动的一个通用的飞机模型显示的设计是非常适合于飞行控制。
2016-10-07 math.OC
Controllability of a Class of Nonlinear Networked Systems
本文针对非线性扰动的线性网络系统，在满足Hölder/Lipschitz条件下，利用Boyd-Wong不动点定理证明其可控性，并给出数值示例。
2024-12-07 math.OC
When does stabilizability imply the existence of infinite horizon optimal control in nonlinear systems?
研究了当被控系统是指数可镇定或稳定时，无限时域最优控制的存在性问题。根据稳定性、可镇定性、可检测性和增长条件，确定了一类存在无限时域最优控制的非线性控制系统。然后应用所得结果估计相应的哈密顿系统中稳定流形的存在区域。所得结果还应用于非线性有限时间最优控制问题的收费公路性质的几何分析。
2021-06-08 math.OC
On the Capability of PID Control for Nonlinear Uncertain Systems
尽管现代控制理论在过去的半个世纪里取得了显著的进步，但经典PID控制器仍然是工业过程中应用最广泛的控制器。尽管大多数实际控制系统都是具有不确定性的非线性系统，但现有的PID控制理论研究主要集中在线性系上。因此，一个自然的问题是：我们能否建立一个理论的PID控制器的非线性不确定动力系统？本文对这一基本问题进行了研究，证明了只要非线性满足利普希茨条件，任何二阶不确定非线性动力系统都能被PID控制器全局镇定。我们还将证明这个结果既不能推广到阶数大于2的系统，也不能推广到一般非线性增长率比线性增长率快的系统。
2016-12-20 math.OC
Stabilization of discrete-time nonlinear systems based on control dissipation functions
针对状态/输入受限的离散非线性系统，提出了一种基于耗散性的镇定控制器设计方法。首先，我们重新审视离散时间非线性系统的耗散不等式，涉及一般的存储和供应功能。证明了正定存储函数和循环负供给函数的渐近李雅普诺夫稳定性。其次，我们定义了控制耗散函数（CDF），并通过最小化CDF的循环负供应条件下，我们构造了稳定的滚动时域控制器。针对具有非线性耦合和状态/输入约束的互联同步发电机系统，证明了基于CDF的稳定控制器的有效性。
2022-02-21 math.OC
Cyclic Vectors of Associative Matrix Algebras and Reachability Criteria for Linear and Nonlinear Control Systems
受切换线性控制系统和某些非线性（机械）控制系统的可控性/可达性问题的启发，我们解决了相关的结合（矩阵）代数的循环向量的存在性问题。给出了循环向量存在的一个充分判据，并得出了能控性的结论。
2015-03-27 math.OC
Geometric analysis of nonlinear differential-algebraic equations via nonlinear control theory
对于非线性微分-代数方程，我们定义了两种等价，即外等价和内等价。粗略地说，“外部”一词意味着我们在任何地方都考虑DAE（局部），而“内部”意味着我们在其（局部）最大不变子流形上考虑DAE（即，其解决方案存在的地方）。首先，我们对微分代数方程求解理论中的几何约简方法进行了修正，并给出了一个可实现的算法。然后提出了一种连接非线性微分代数系统和非线性控制系统的方法--带驱动变量的显式化方法，并证明了显式化系统的驱动变量在一定的对合条件下可以约简。最后，由于显式，我们将使用一些概念，从非线性控制理论，以获得两个非线性推广的维尔斯特拉斯形式。
2021-05-02 math.OC
