2020年11月7日下午,由中国自动化学会指导、主办的“控制理论与系统科学”专题论坛在自动化大会期间成功举办。控制理论是以系统为主要对象,以数学方法和计算机技术为主要工具,研究各种控制策略、方法和技术。系统科学是研究系统的结构、演化和调控规律的科学。这两门学科结合运筹、控制、信息科学等技术发展起来,并紧密联系。此次专题论坛展示了这两门学科最新的研究成果,包括前沿的随机理论,网络化系统的安全,集群控制与优化,先进工业的机组动力、低风速风电机、电网优化等。
此次论坛由哈尔滨工业大学段广仁院士、东北大学杨光红教授担任主席、副主席,邀请到了北京大学王龙教授、中国科学院系统科学研究所张纪峰教授、山东科技大学张焕水教授、青岛大学侯忠生教授、及南京理工大学徐胜元教授五位科研一线的顶级专家学者。论坛由段广仁院士和杨光红教授主持。
专家合影
下午13:30分,专题论坛正式开始。首先由哈尔滨工业大学段广仁院士带来了《控制律参数化及其应用》为主题的分享报告。段院士的报告针对“控制系统设计问题的解不唯一”的这一科学问题,提出了一种控制律参数化的方法,实现控制系统中零极点配置的公式化应用。段院士首先通过一个小例子引出控制律参数化的概念,然后针对线性系统介绍了几种状态反馈控制律参数化公式,并指出了它们在复杂的系统形式和控制律形式下的推广情况,最后对其应用做了简单的介绍。段院士的报告引发了在座学者广泛的兴趣,就以往控制系统零极点配置的问题、方法使用过程中需要注意的限制等问题与观众进行了交流。
段广仁:控制律参数化及其应用
紧接着,东北大学杨光红教授带来了题为《信息系统安全估计》的报告。杨教授的报告围绕信息物理系统在网络攻击下的状态估计问题展开,报告内容就网络攻击下系统的状态能观性分析以及计算复杂度优化两方面进行探讨和交流。
对于同时带有攻击和故障信号的情况,杨教授首先对状态的能观性做出分析并给出了状态能观的充要条件。相比于假设所有异常信号是由攻击者精心设计的(最坏情况),杨教授的研究成果考虑更一般的情况有助于研究更广泛的系统,并通过设计搜索集合减少搜索次数、引入投影算子排除部分搜索项以及对数据进行预处理提高算法收敛速度,极大地降低了安全状态估计中计算复杂度高的问题。杨教授的报告深入浅出,在当下保障网络空间安全的大背景下中具有特殊的应用价值。
杨光红:信息系统安全估计
接下来,北京大学王龙教授教授带来了报告《Naming Game, Bubka Strategy, and LMI Intelligence》。报告围绕当下人工智能发展过程中在理论层面的瓶颈,提出Naming Game、Bubka Strategy、LMI Intelligence的基本原理和关键技术。王龙教授首先回顾了控制论和人工智能的发展历史,深入剖析当下人工智能应用火热,理论基础却较为薄弱的现象;进而讨论在人工智能、大数据、万物互联的国际大潮中,控制理论、人工智能如何健康发展的问题;最后王教授提出3个命题和5个猜想,建立以“控制+博弈+网络”为基础的CONTROL 3.0的理论框架。王教授的报告诙谐幽默,深入浅出,在《新一代人工智能发展规划》的基础下提出了引人深思的问题。
王龙:Naming Game,Bubka Strategy, and LMI Intelligence
专题论坛下半场的首个报告由中国科学院系统科学研究所张纪峰教授带来,张教授以《隐私保护下的参数辨识与控制》为主题,针对个人隐私保护的科学内涵及其应用,将现有的参数辨识和控制理论与信息安全技术有机结合,形成一体化分析与设计。张教授针对一类随机滑动平均模型,研究了多人协作下参数安全辨识问题,利用Paillier密码体制,提出了一种具有密码学意义下安全性的最小二乘辨识算法。该算法保证每个参与者在不泄漏自己输入的情况下,与其他参与者协作辨识出系统的参数。同时,针对多个体系统初始状态的安全保护问题,提出了一种基于随机逼近型算法的差分隐私算法,证明了算法的ε差分隐私性和收敛性。张教授的报告涉及到密码学、系统辨识等领域,内容非常新颖,应用背景十分广阔。
张纪峰:隐私保护下的参数辨识与控制
而后,山东科技大学张焕水教授以《时滞系统最优控制的研究进展与挑战》为主题,讨论了线性时滞系统控制的研究进展以及瓶颈问题。针对时滞线性系统,首先从时滞系统的反馈镇定、最优控制以及最优滤波等方面介绍了时滞系统控制的主要研究进展。其中时滞系统反馈镇定的研究方法包括Smith预估器、Reduction方法、LMI技术以及频域方法等;针对时滞系统最优控制问题讨论了多时滞系统、多通道输入时滞系统的最优控制问题;而对于最优滤波问题,着重介绍了时滞系统Kalman滤波、扩维方法以及信息重组。最后,张教授和与会专家讨论了时滞系统研究面临的挑战性问题,介绍了诸如时滞系统的反馈镇定、随机控制和最大时滞界问题等一系列时滞系统研究的瓶颈问题。张教授的报告内容引起了在座学者广泛的关注。
张焕水:时滞系统最优控制的研究进展与挑战
紧接着,青岛大学侯忠生教授带来了题为《无模型自适应控制理论》的报告,分享了大数据背景下,如何利用数据进行系统控制设计的问题。侯教授首先简要介绍卡尔曼架构下的基于模型控制理论存在的问题和挑战;接着介绍数据驱动控制系统并设计新的数学工具——一种非线性系统动态线性化方法;然后报告就MFAC理论进展,以及与PID、自适应控制、迭代学习控制方法之间的关系进行阐述,最后给出MFAC在各个领域应用的实际事例。侯教授的报告通俗易懂,深入浅出的介绍了数据驱动控制的理论,其对PID控制与MFAC相关性总结引起了大家的广泛的兴趣。
侯忠生:无模型自适应控制理论
最后,南京理工大学徐胜元教授为大家带来报告——《无一类具有外部干扰的不确定时滞系统的鲁棒自适应控制》,分享了时滞系统的鲁棒自适应控制的研究成果。时滞系统在化工过程、经济系统、远程控制、网络控制等实际系统中都有着及为广泛的应用,因此,时滞系统的研究具有深刻的实际应用背景;当前,有关时滞系统分析与综合的阶段性研究成果大多是在基于相关参数信息已知的假设情形下获得的;为了放松此一假设,扩大理论成果的应用范围,徐教授针对一类具有外部干扰的参数不确定连续时滞系统,提出不确定参数和外部干扰都有界但上界信息未知的假设,在不确定参数和干扰满足匹配条件的假设下,利用线性矩阵不等式方法,设计了鲁棒自适应控制器;实验结果表明所设计的鲁棒自适应控制器可以保证闭环系统以一定的速率全局一致指数收敛到某个球内。徐教授理论基础深厚,但讲解却简洁明了,引发观众对于时间延迟系统研究的广泛兴趣。
徐胜元:无一类具有外部干扰的不确定时滞系统的鲁棒自适应控制
本次论坛七场报告精彩纷呈,论坛会场座无虚席,观众反响十分热烈。
来源:大会组委会