网络化动态系统的协同控制取得研究突破

　　(凌纪伟)近日，由北京大学教授王龙牵头的“网络化动态系统的分析与控制”项目获2017年度国家自然科学奖二等奖。

　　该项目从节点动力学、动态性能、结构属性和网络效应等方面对网络化动态系统协同控制中若干核心基础问题进行了全面深入研究，为发展网络化动态系统的协同控制提供了理论基础和关键技术。

　　进入21世纪，随着工业生产系统规模的日益扩大，大量物理设备作为节点通过各种通信方式连接成一个动态演化网络，网络节点之间实时发生着各种相互作用并相互影响，由此构成了网络化动态系统。

　　“相比传统控制系统，网络化动态系统更便于创建、扩展、维护和故障诊断等。”王龙教授表示，在过去的10多年里，网络化控制的理论与技术在大规模分布式工业控制、多机器人系统、航空航天、智能交通及智能电网等领域得到广泛应用。与此同时，网络化动态系统的复杂程度迅速增加，现有的控制理论与方法已经不能完全适用其发展需求，迫切需要发展面向网络化动态系统的新理论与新方法。

　　王龙教授指出，网络化动态系统是基于各种通信机制，将大量动态节点连接而成的具有时变拓扑结构的分布式控制系统，动态节点分布化和控制回路网络化是其显著特征。这些特性使得网络化动态系统的研究具有极大的挑战性，相关的建模、分析与控制等问题被国内外科研人员广泛关注。

　　“网络化动态系统的分析与控制”项目从节点动力学、动态性能、结构属性和网络效应等方面对网络化动态系统协同控制中若干核心基础问题进行了全面深入研究，取得了关键性突破。

　　项目取得的研究成果包括：构建了两类更接近实际物理对象特性的系统结构，分别设计了相应的局部控制协议并严格证明其收敛性;设计了连续状态反馈下的精确一致性协议，建立了网络化动态系统解决精确一致性问题的判据准则;通过定义切换序列的链接，构建了一个切换序列，建立了具有切换拓扑结构的网络化动态系统的可控性判据;针对拓扑结构时变和存在时变通信时滞的网络化动态系统，提出了局部控制协议设计方案，建立了解决一致性协同的判据准则;提出了信息采样下系统的控制协议设计方案，证明了所设计协议能在宽松条件下有效解决一致性协同问题。

　　“该项目所形成的理论成果可广泛应用于多机器人系统、移动传感器网络、智能交通、智能电网等现实生产生活中。”王龙教授说。