Distributed Estimation and Control for LTI Systems under Finite-Time Agreement
针对联合可观测可控的离散时间 LTI 系统，提出完全分布式、有限时间的估计与控制增益设计，并结合有限时间精确平均一致性实现共享状态估计和任意收敛速率选择。
2024-02-28 cs.SY eess.SY
Distributed Observers for LTI Systems with Finite Convergence Time: A Parameter Estimation-based Approach
提出了一种新的线性定常系统分布式状态估计的求解方法。它依赖于应用程序的参数估计为基础的观察员，其中的状态观测任务被重新制定为一个参数估计问题。与现有的结果相比，我们的解决方案在有限时间内实现收敛，没有高增益的注入，并施加非常弱的假设上的通信图-即存在一个哈密顿行走。该计划被证明是强大的相对于外部干扰和通信延迟。
2020-05-26 cs.SY eess.SY math.DS
Distributed State Estimation of Discrete-Time LTI Systems via Jordan Canonical Representation
Università di Padova（帕多瓦大学）；Northeastern University（东北大学）
本文提出利用乔丹标准型实现离散时间线性系统分布式状态估计，通过局部观测器和共识策略提高估计精度。
2026-03-11 cs.SY eess.SY
Secure Distributed State Estimation of an LTI System over Time-Varying Networks and Analog Erasure Channels
Purdue University（普渡大学）
研究在存在恶意传感器和时间变化通信网络的LTI系统状态估计问题，提出基于记忆的分布式算法以应对任意对抗行为，保证均方稳定性。
2018-01-26 cs.SY eess.SY
Distributed Online System Identification for LTI Systems Using Reverse Experience Replay
Northeastern University（东北大学）
线性时不变系统的辨识在控制和强化学习中起着重要的作用。渐近和有限时间离线系统辨识在文献中得到了很好的研究。对于在线系统辨识，最近提出了随机梯度下降与反向经验重放（SGD-RER）的思想，其中数据序列存储在多个缓冲器中，并且随机梯度下降（SGD）更新在每个缓冲器中向后执行以打破数据点之间的时间依赖性。受此启发，我们研究了分布式在线系统辨识的LTI系统在多智能体网络。我们认为代理商是相同的LTI系统，网络的目标是通过利用代理商之间的通信来联合估计系统参数。我们提出了DSGD-RER，一个分布式的SGD-RER算法的变种，并从理论上描述了改进的估计误差相对于网络的大小。我们的数值实验证明，随着网络规模的增长，估计误差的减少。
2022-09-15 cs.LG cs.SY eess.SY
Distributed Observer Design for Discrete-Time LTI Systems via Jordan Canonical Form
University of Padova（帕多瓦大学）；Northeastern University（东北大学）
本文基于Gao与Yang(2025)框架，利用系统矩阵的约当标准型设计两种分布式估计方案，确保局部估计渐近收敛至真实系统状态。两种方法均通过李恩伯格观测器重构本地可检测的状态分量，并采用共识机制估计不可直接检测的分量。
2026-04-30 cs.SY eess.SY
Regret Analysis of Distributed Online LQR Control for Unknown LTI Systems
Northeastern University（东北大学）
在线优化最近开辟了途径，研究最优控制的时变费用函数是事先未知的。受此启发，我们研究了动态未知的线性时不变（LTI）系统的分布式在线线性二次型调节器（LQR）问题。考虑一个多智能体网络，其中每个智能体都被建模为一个LTI系统。该网络具有全局时变二次成本，可以逆向演化，并且每个代理只能部分地顺序观察。该网络的目标是共同（i）估计未知的动态和（ii）计算本地控制序列竞争的最佳集中式政策在事后，这最小化网络成本随时间的总和。这个问题被公式化为后悔最小化。我们提出了一个分布式的在线LQR算法的变体，代理计算他们的系统估计在探索阶段。然后，每个代理应用分布式在线梯度下降的半定规划（SDP）的可行集是基于代理系统的估计。我们证明了我们提出的算法的遗憾界的比例为$O(T^{2/3}\log T)$，这意味着随着时间的推移，所有代理的共识的概率很高。我们还提供了仿真结果验证我们的理论保证。
2022-02-06 cs.LG cs.SY eess.SY
Finite-horizon Linear Quadratic Control for Networked Control Systems with non-distributed plants
针对以离散线性时不变（LTI）系统为被控对象，传感器与控制器、控制器与执行器之间均为网络的网络化控制系统，提出了一种最优控制律。该控制器是通过求解一个优化问题来设计的，该优化问题是用于获得确定性离散时间LTI系统的线性二次型调节器（LQR）的优化问题的推广。网络由传输数据包的随机延迟和丢失表示。
2020-05-13 cs.SY eess.SY
Distributed Online Linear Quadratic Control for Linear Time-invariant Systems
Texas A&M University（得克萨斯农工大学）
经典的线性二次（LQ）控制围绕线性时不变（LTI）系统，其中控制状态对引入时不变参数的二次成本。在线优化和控制的最新进展提供了新的工具来研究LQ问题是鲁棒的时变成本参数。受这一研究思路的启发，我们研究了相同LTI系统的分布式在线LQ问题。考虑一个多智能体网络，其中每个智能体都被建模为一个LTI系统。的LTI系统是与解耦，随时间变化的二次成本，揭示顺序。该网络的目标是使所有代理的控制序列与事后看来最好的集中式策略竞争，这是由后悔的概念捕获的。我们开发了一个分布式的在线LQ算法的变体，它运行分布式在线梯度下降与投影到一个半定规划（SDP）生成控制器。我们建立了一个遗憾界缩放的平方根的有限时间范围，这意味着代理达成共识，随着时间的增长。我们进一步提供了数值实验验证我们的理论结果。
2020-09-29 cs.LG cs.SY eess.SY
Regret Analysis of Distributed Online Control for LTI Systems with Adversarial Disturbances
Northeastern University（东北大学）
本文针对对抗扰动下动力学已知/未知的LTI系统网络分布式在线控制问题，分别提出分布式扰动反馈控制器和分布式探索后执行方法，推导得到不同场景下的悔度上界。
2023-10-04 cs.LG cs.SY eess.SY
ADMM based Distributed State Observer Design under Sparse Sensor Attacks
本文研究了传感器攻击下离散线性时不变系统的分布式状态观测器设计问题。我们假设有一个由观察者节点组成的网络，它们通过无向图相互通信，每个节点都有被对抗性攻击破坏的部分输出测量。我们解决稀疏攻击的情况下，攻击者的目标传感器的一个小的子集。提出了一种基于乘子交替方向法（ADMM）的算法，为每个观测器提供一个更新律，保证每个观测器节点渐近收敛到实际状态。
2022-12-08 cs.SY eess.SY
A Distributed Implementation of Steady-State Kalman Filter
研究了传感器网络中的分布式状态估计问题，在传感器网络中部署$m$传感器来估计线性时不变（LTI）高斯系统的$n$维状态。通过对最优稳态卡尔曼滤波器的无损分解，证明了分布式估计问题可以转化为齐次线性系统的同步问题。基于这样的分解，提出了一种分布式估计器，其中每个传感器节点运行一个本地滤波器，只使用自己的测量和融合的本地估计每个节点的共识算法。我们表明，从所有传感器的估计的平均值与最优卡尔曼估计相吻合。最后给出了数值例子来说明所提出的方案的性能。
2022-04-21 cs.SY eess.SY
Distributed State Estimation over Time-Varying Graphs: Exploiting the Age-of-Information
研究了时变通信图上LTI系统的分布式观测器设计问题。有限的现有工作对这一主题施加了各种限制的观察模型或通信图的序列。相比之下，我们提出了一个单一的时间尺度分布式观测器，在温和的假设下工作。具体来说，我们的通信模型只需要在不重叠的连续间隔上保持强连接性，这些间隔甚至可以随着时间的推移无限增长。我们表明，在适当的条件下，约束这样的间隔的增长，联合可观性是足够的跟踪状态的任何离散时间LTI系统的指数快速，在任何期望的速度。事实上，我们还建立了有限时间收敛的基础上，我们的方法。最后，我们开发了一种算法的变体，该算法可证明对最坏情况的对抗性攻击具有鲁棒性，前提是图的序列随着时间的推移而充分连接。我们的方法的关键是“新鲜度指数”的概念，它跟踪整个网络中传播的信息的年龄。这样的指数使节点拒绝陈旧的状态估计，并反过来，有助于稳定的误差动态。
2020-01-20 cs.SY eess.SY math.OC
Sparsity Invariance for Convex Design of Distributed Controllers
我们解决的问题，设计最优的线性时不变（LTI）稀疏控制器的LTI系统，这对应于最小化的控制器结构上的稀疏约束的闭环系统的范数。这个问题一般是NP难的，并促使发展易于处理的近似。我们刻画了一类凸约束的基础上的稀疏不变性（SI）的新概念。SI的基本思想是为传递矩阵Y（s）和X（s）设计稀疏模式，使得任何相应的控制器K（s）=Y（s）X（s）^-1表现出期望的稀疏模式。对于稀疏性约束，SI方法超越了二次不变性（QI）的概念：1）SI方法总是产生凸约束; 2）当QI保持并且至少考虑最近的QI子集时，通过SI方法的解保证是全局最优的。此外，SI的概念自然适用于设计结构化的静态控制器，而QI是不可利用的。数值例子表明，即使对于非QI的情况下，SI可以恢复的解决方案是1）全局最优的，2）严格比以前的方法更好。
2020-07-11 cs.SY eess.SY math.OC
Stability Analysis of Linear Time-Invariant Distributed-Order Systems
针对积分区间(0,1)上的线性时不变分布阶系统，首次建立了有界输入有界输出稳定性条件，通过分析两种加权函数情形推导了充要条件，并基于复积分分析给出了时域响应的解析解。
2012-12-17 cs.SY eess.SY math.OC
Distributed Observers with Dynamic Event-Triggered Communication
School of Automation and Intelligent Sensing, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学自动化与智能传感学院）；Key Laboratory of System Control and Information Processing, Ministry of Education of China（教育部系统控制与信息处理重点实验室）；State Key Laboratory of Submarine Geoscience, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学海洋地质国家重点实验室）
本文研究了线性时不变系统在事件触发通信下的分布式状态估计问题，提出动态事件触发分布式观测器，证明其能保证严格正的最小事件间隔并确保误差指数收敛，同时构建了节点和边两种动态事件触发机制。
2026-04-12 cs.SY eess.SY
Distributed Data-driven Predictive Control via Dissipative Behavior Synthesis
本文提出一种基于行为框架的分布式数据驱动预测控制方法，利用二次差分形式耗散性作为虚拟动态系统集成到控制设计中，通过分布式优化实现互联系统的全局成本最小化与期望控制性能。
2023-03-01 cs.SY eess.SY
Near optimal finite time identification of arbitrary linear dynamical systems
MIT（麻省理工学院）
本文研究了通过单个观测轨迹使用最小二乘法估计一般线性时不变系统的方法，分析了在稳定、临界稳定和爆炸性三种不同情况下系统的有限时间误差界，并展示了自归一化鞅差项系统分析对识别误差的限制作用，同时指出在特定条件下即使信噪比高，最小二乘解也可能不一致。
2019-02-13 cs.SY eess.SY
A Framework for Distributed Estimation with Reduced Communication via Event-Based Strategies
本文研究了传感器网络中的分布式估计问题，其中部署了多个传感器来推断线性时不变（LTI）高斯系统的状态。通过提出一种无损分解的卡尔曼滤波器，基于事件的分布式估计框架的开发，其中每个传感器节点运行一个本地滤波器，仅使用自己的测量，以及基于事件的同步算法，以融合相邻的信息。所提出的框架的一个新颖之处在于，它从同步过程中分离了本地滤波器。通过这样做，我们证明了一般类的触发策略可以应用在我们的框架中，这会产生稳定的分布式估计网络连接和集体系统的可观测性的最低要求下。与现有算法相比，该算法具有每次传输数据量小的优点。此外，开发的结果可以推广到实现任何Luenberger观测器的分布式实现。通过求解半定规划（SDP），进一步提出了一种低秩估计器设计方法，以获得Luenberger观测器的最优增益，从而在消息复杂度约束下实现分布式估计.最后通过数值算例验证了所提方法的有效性。
2022-04-17 cs.SY eess.SY
Distributed Unknown Input Observers for Discrete-Time Linear Time-Invariant Systems
本文提出一种基于节点级可检测性分解的分布式未知输入观测器设计方法，通过局部输出注入与扩散增益分别抑制噪声和补偿信息缺失，利用LMI求解，仿真验证有效性。
2025-04-23 cs.SY eess.SY
Cooperative Distributed State Estimation: Resilient Topologies against Smart Spoofers
一个网络的观察员被认为是，通过异步（有界延迟）通信，他们合作估计的线性时不变（LTI）系统的状态。在这样的设置中，一种新型的对手可能会影响观察过程，通过模仿的身份的常规节点，这是一个违反通信的真实性。这些攻击者还继承了拜占庭节点的能力，使其成为更强大的威胁，称为智能欺骗者。我们展示了异步网络如何容易受到智能欺骗攻击。在本文所考虑的估计方案中，信息流从源节点的集合，其中每个源节点可以检测到一部分状态变量，到其他跟随节点。规则节点，以避免被误导的威胁，分布式过滤的极值从他们的邻居节点。提出了基于强鲁棒性的拓扑条件来保证算法的收敛性。两个仿真场景提供了验证的结果。
2022-08-27 cs.CR cs.SY eess.SY
Data-Driven Distributed Output Synchronization of Heterogeneous Discrete-Time Multi-Agent Systems
本文针对异构离散时间多智能体系统，提出数据驱动的分布式输出同步控制律，通过状态反馈和观测器实现输出同步，并给出解存在的充要条件。
2025-08-07 cs.SY eess.SY
A Youla Operator State-Space Framework for Stably Realizable Distributed Control
本文讨论了分布式控制综合问题。我们试图找到结构化的控制器，是稳定的实现在底层网络。我们使用离散时间线性系的算子形式来解决这个问题。这允许统一处理各种类别的线性系，例如，线性时不变（LTI）、线性时变（LTV）或线性切换系统。我们结合这个运营商表示的线性系与经典的Youla参数化的一个给定的网络结构的稳定可实现的控制器的特点。使用这个尤拉算子状态空间（YOSS）框架，我们表明，如果结构满足一定的子空间一样的假设，那么稳定性和性能问题都可以制定为凸优化，更精确地作为易处理的模型匹配问题的任何先验精度。此外，我们表明，从我们的方法找到的结构控制器可以稳定地实现在网络上，并提供了一个广义的分离原则。
2019-10-02 cs.SY eess.SY math.DS
Harmonic Stability Analysis of Microgrids with Converter-Interfaced Distributed Energy Resources, Part II: Case Studies
本文通过构网型与跟网型CIDER案例及CIGRE低压系统，验证基于LTP/HSS模型的谐波稳定性评估可识别并解释谐波失稳。
2024-08-12 cs.SY eess.SY
Finite-Time Distributed State Estimation over Time-Varying Graphs: Exploiting the Age-of-Information
Purdue University（普渡大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本文研究了通过时间变化有向通信图中传感器节点协作估计离散时间线性时不变过程状态的问题，提出了一种分布式观测器，能够在单时间尺度上运行，具有与状态相同维度，并在联合可观测性和联合强连通性假设下实现稳定性和快速收敛。
2018-10-15 cs.SY eess.SY
Distributed Data-driven Unknown-input Observers for State Estimation
本文针对未知连续时间LTI系统提出一种仅依赖离线数据、无需系统矩阵先验知识的数据驱动分布式未知输入观测器（D-DUIO），给出其存在条件和矩阵构造方法，并通过数值算例验证其有效性。
2024-10-04 cs.SY eess.SY
Distributed Observer Design for Tracking Platoon of Connected and Autonomous Vehicles
本文研究互联与自动驾驶车辆队列跟踪问题，通过LTI系统建模提出基于一致性的分布式观测器，采用LMI技术设计块对角增益，并引入可生存网络与冗余方案增强故障弹性，最后经数值仿真验证。
2025-01-31 cs.MA cs.SY eess.SP
A Spectral Filtering Approach to Regret Analysis of Distributed Online Control for Linear Dynamical Systems
National Cheng Kung University（成功大学）
本文将在线谱控制框架拓展至分布式场景，通过基于Hankel矩阵前导特征向量的谱控制器与分布式在线梯度下降更新，为线性时不变系统分布式在线控制建立了含稳定裕度、网络特性的次线性悔界。
2026-08-04 cs.LG cs.SY eess.SY
Distributed Time- and Event-Triggered Observers for Linear Systems: Non-Pathological Sampling and Inter-Event Dynamics
针对自治LTI系统，提出兼具时间触发观测与事件触发通信的分布式观测器，给出可行采样周期充要条件与事件间动力学解析刻画，可排除芝诺行为，经算例验证有效。
2023-05-05 cs.SY eess.SP eess.SY
Matrix Concentration Inequalities for Sensor Selection
针对卡尔曼滤波状态估计的随机传感器选择问题，提出支撑集有限的i.i.d.半正定随机矩阵和的新型矩阵集中不等式，推广现有结果且适用所需采样传感器数更少，数值验证其界定稳态误差协方差的性能更优。
2024-03-09 cs.SY eess.SY
Decentralized Event-Triggering for Control of Nonlinear Systems
University of Maryland（马里兰大学）
针对非线性系统，提出一种仅利用局部信息的分散式异步事件触发机制，保证传感器到中央控制器传输间隔的正下界和系统渐近稳定性，并扩展至LTI系统的全局渐近稳定性和尺度不变性。
2014-06-13 cs.SY eess.SY math.OC
