非线性系统自适应量化控制理论研究

With the rapid development of network, the fusion of control and communication becomes deeper than ever. Recently, quantized control has drawn considerable attention in networked control systems and some important achievements have been made on linear time invariant systems. However, few results about the quantized control for nonlinear systems, especially, adaptive nonlinear systems with parameter uncertainty have yet been reported. This research project aims to explore some important open problems in adaptive quantized control of nonlinear systems. Specifically, this project is going to investigate (1) The design of adaptive controllers for nonlinear systems involving uncertain parameters with quantized state or both quantized input and state; (2) The design of adaptive quantized controllers to relax some rigorous assumptions in the existing literatures; (3) The design of adaptive quantized output feedback controllers for some important nonlinear systems; (4) The design of adaptive quantized controllers for nonlinear systems with uncontrollable and unobservable linearization; (5) The design of distributed quantized formation tracking controllers for unmanned aerial vehicles.

随着网络的发展，通讯与控制的结合日益密切，在此基础上发展出的网络控制，特别是量化控制受到了广泛关注。目前，线性时不变系统的量化控制已取得了一系列成果，但对于众多常见的非线性控制系统，特别是系统参数等具有不确定性时的非线性自适应控制系统，其量化控制的研究成果甚少，若干关键问题尚未解决。本项目拟就当前非线性系统自适应量化控制几类重要的问题展开研究。具体地，(1) 研究参数不确定非线性系统状态量化及输入和状态同时量化的自适应控制器设计；(2) 对几类典型严反馈系统，提出自适应量化反馈控制方案，消除已有方案中的一些苛刻的条件；(3) 研究几类重要非线性系统的自适应输出反馈量化控制器设计问题;（4）研究线性化部分不可控不可测非线性系统自适应量化控制器设计;(5) 无人机分布式量化编队跟踪控制器设计。

本项目基金研究了非线性系统自适应量化控制的两类主要问题，即某些非线性系统的基于状态反馈的自适应量化控制，分别考虑了输入量化、状态量化以及输入状态同时量化的情况；基于输出反馈的自适应量化控制，分别考虑了输入量化、输出量化以及输入输出同时量化的情况等。到目前为止，本项目研究工作已经顺利完成，课题组在非线性系统自适应量化控制上，尤其在含有量化输入的自适应状态反馈控制方面，形成了一套具有自己特色的新的理论和方法。主要成果包括：1）针对多类非线性系统系统，在输入、输出、状态被量化的情况下，提出新的自适应量化控制算法，消除了现有技术中对于系统的诸多苛刻假设；2）发表和录用SCI论文共9篇，其中项目负责人以通讯作者身份发表SCI论文9篇；多篇论文发表在控制理论领域国际顶级期刊IEEE Transactions on Automatic Control和Automatica上；3）达到了锻炼队伍、培养学生的目的，共有2名博士参加了本课题的工作并毕业；4）参加了多次国际会议，开展了国际合作与交流。