一类非耦联批式流加发酵混杂系统的最优控制

针对一类微生物发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD)问题,综合考虑细胞内、外各物质浓度的变化,给出了非耦联批式流加发酵非线性混杂动力系统模型,以碱和甘油的流加速率为控制变量,以终端时刻1,3-PD浓度最大为性能指标,建立了非耦联批式流加发酵切换最优控制模型.应用粒子群优化算法对模型进行求解,通过大规模优化计算得到了甘油和碱的最优流加策略.数值结果表明依该流加策略,可以有效提高终端时刻1,3-PD的浓度.     

基于灵敏度函数的连续发酵混杂系统的最优控制

针对一类微生物连续发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD)问题,综合考虑胞内、胞外各物质浓度的变化,建立了一个新的非线性系统动力学模型.根据模型中指示函数的不同取值,将连续发酵过程拆分为16种切换模式.考虑到部分系统参数依赖于决策变量,讨论了系统状态关于参数与决策变量的灵敏度,得到了含有切换的梯度公式.基于灵敏度函数,建立了切换最优控制模型.应用序列二次规划算法对该模型进行了数值求解,通过大规模计算,得到了甘油流加速率和初始注入浓度的最优策略.数值结果表明,依该流加策略可以有效提高终端时刻1,3-PD的浓度.     

微生物批式流加发酵多阶段最优控制的最优性条件

在微生物批式流加发酵生产1,3一丙二醇(1,3-PD)过程中,关键是如何控制甘油和碱的流加速度.本文将流加速度看成一个随时间变化的控制函数,提出一个带控制的多阶段动力系统描述批式发酵过程,并证明了系统的一些性质.以终端时刻1,3-PD的生产强度最大为性能指标,以上述动力系统和连续状态不等式为约束条件建立了最优控制模型,最后利用不可微优化理论得到了最优控制问题的最优性条件,并证明了最优性条件和最优性函数零点的等价性.     

基因调控非耦联批式流加发酵切换系统的路径辨识北大核心CSCD

针对一类非耦联批式流加发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD)问题,综合考虑细胞内外环境、dha调节子的调控作用以及细胞内中间代谢产物3-羟基丙醛(3-HPA)对甘油脱水酶(GDHt)可能的抑制方式,建立了一个包含四条路径及四种切换模式的16维非线性切换系统模型.给出了状态变量关于参数的鲁棒性定义,并以胞外状态变量的计算值与实验值的相对误差、胞内状态变量的鲁棒性为性能指标,建立了一个非耦联批式流加发酵参数辨识模型.分析了系统状态对参数的灵敏度,基于此给出了性能指标与状态约束关于参数的梯度公式.构造了改进的并行粒子群一序列二次规划算法(PPSO-SQP).应用该算法,对辨识模型进行了数值求解,得到了数值最优的系统参数及3-HPA最可能的抑制方式.     

基因调控非耦联批式流加发酵切换系统的路径辨识

针对一类非耦联批式流加发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD)问题,综合考虑细胞内外环境、dha调节子的调控作用以及细胞内中间代谢产物3-羟基丙醛(3-HPA)对甘油脱水酶(GDHt)可能的抑制方式,建立了一个包含四条路径及四种切换模式的16维非线性切换系统模型.给出了状态变量关于参数的鲁棒性定义,并以胞外状态变量的计算值与实验值的相对误差、胞内状态变量的鲁棒性为性能指标,建立了一个非耦联批式流加发酵参数辨识模型.分析了系统状态对参数的灵敏度,基于此给出了性能指标与状态约束关于参数的梯度公式.构造了改进的并行粒子群一序列二次规划算法(PPSO-SQP).应用该算法,对辨识模型进行了数值求解,得到了数值最优的系统参数及3-HPA最可能的抑制方式.     

一类基于广义无源性的随机切换时滞系统的异步输出调节问题

文章讨论一类具有时变时滞的随机切换系统基于广义无源性的异步输出调节问题.采用改进的自由权矩阵方法并且选择新的随机Lyapunov-Krasovskii泛函来降低保守性.设计时滞全息反馈控制器和时滞误差反馈控制器,结合外部系统来消除外部扰动的影响.采用伊藤公式来处理随机问题.结合平均驻留时间方法、自由权矩阵技术、Jensen积分不等式,在异步切换下得到基于广义无源性的输出调节问题可解的充分条件.最后,用两个数值例子验证所给方法的有效性.     

具有时变时滞多智能体系统二分一致性

针对具有时变时滞的多智能体系统二分一致性问题,设计出相应的一致性协议.进一步,通过规范变换和状态变换将二分一致性问题转化为相应的稳定性问题.构造LyapunovKrasovskii泛函,利用线性矩阵不等式(LMI)理论并结合自由矩阵的方法得到多智能体系统达到二分一致的充分条件.对于固定拓扑和切换拓扑情形均进行了研究,当系统具有切换拓扑时,利用平均驻留时间方法分析得到保证系统二分一致性成立的充分条件.最后,利用仿真实例说明所得结果的有效性.     

若干类时滞切换系统的稳定性问题

主要研究了镇定切换系统的鲁棒稳定性问题.用切换lyapunov函数方法,通过定义指标函数,讨论了基于切换lyapunov函数的若干类时滞切换系统的稳定性问题,用矩阵不等式研究了时滞,时滞摄动和不确定时滞的切换系统的鲁棒稳定性.     

时变时滞切换系统动态回馈控制器设计分析

研究了一类时变时滞切换控制系统的动态回馈控制器的设计问题.其中,控制输入具有导数有界的时变时滞.利用多Lyapunov泛函方法,结合不等式的放缩技巧,用线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了确保系统渐近稳定的控制器存在的充分条件,同时设计出了相应的有效切换律.最后给出实例说明了本文控制器设计的有效性.     

时滞切换神经网络系统的鲁棒指数稳定性

研究了具有时间滞后切换不确定细胞神经网络(UCNNs)系统的指数稳定性.利用同胚映射和M矩阵理论,得到UCNNs系统平衡点存在性,唯一性和指数稳定性的充分条件;利用平均驻留时间方法,研究了时滞切换UCNNs系统限制切换下的鲁棒指数稳定性,并得到确保系统全局指数稳定的充分条件.     

离散切换正时滞系统在异步切换下的镇定性

本文主要讨论含有时变时滞的离散切换正系统的异步镇定性.首先,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,得到离散切换正时滞系统在模型依赖平均驻留时间(MDADT)切换信号下指数稳定的一个充分条件.其次,通过允许所构造的Lyapunov-Krasovskii泛函在被激活的子系统和控制器不匹配的时间区间内递增,基于MDADT切换信号,得到存在一类状态反馈控制器使得闭环系统在异步切换下是正的且是指数稳定的一些充分条件.最后,给出两个数值例子说明所提出方法的有效性.     

时滞脉冲切换系统的实用稳定性-带Razumikhin条件的Lyapunov函数方法

用带Razumikhin条件的Lyapunov函数方法研究了一般形式的时滞脉冲切换系统的实用稳定性,得到了时滞脉冲切换系统实用稳定、一致实用稳定的充分条件.最后,给出了具体的例子及其数值模拟.     

一类混杂动态系统的能控性(Ⅱ)——含单时滞的情形

首次将时滞现象引入到线性切换系统的模型中,研究含时滞的线性切换系统的能控性及其判定条件。全部工作由三部分组成。第Ⅱ部分,主要研究含单时滞的线性切换系统的能控性及其判定准则。首先给出周期型系统的单周期能控性和多周期能控性的定义和充要条件,其次给出非周期系统的能控性的定义和充要条件。     

时滞随机切换脉冲混杂系统的随机积分输入状态稳定性

考虑了时滞随机切换脉冲混杂非线性系统的随机积分输入状态稳定性问题.首先,导出估计给定随机过程上界的一个充分条件.基于此,得到随机脉冲非线性系统依概率全局渐近稳定和随机积分输入状态稳定的一系列条件.进一步,利用多Lyapunov-Krasovskii泛函方法和驻留时间技术得到随机切换脉冲混杂非线性系统随机积分输入状态稳定的判据.最后,仿真例子证实了所得结论的有效性.     

更一般高阶非完整系统的指数调节

研究了一类更具有一般性的强漂移高阶非完整系统的指数调节问题.首先通过指数形式的input-state-scaling不连续变换将原x子系统的指数调节问题转化为变换后z子系统的镇定问题,并有效克服x子系统在控制输入u₀=0时不能控的问题.然后基于"加幂积分器"反推方法设计鲁棒控制器,在新的切换策略下,使闭环系统状态指数收敛到零点.仿真例子验证了所提方法的有效性.     

带等式约束二次规划子问题的滤子SQP算法

一类求解非线性规划问题的滤子序列二次规划(SQP)方法被提出.为了提高收敛速度,给目标函数和约束违反度函数都设置了斜边界.二次规划子问题(QP)设置为两项:不等式约束QP和等式约束QP.两个子问题产生的搜索方向进行线性迭加后为算法的搜索方向.这样的设置可以改善收敛性,并调节算法运行中的一些不良效果.在较温和的条件下,可得到全局收敛性.     

微生物批式流加发酵脉冲系统的参数辨识及稳定性

针对微生物批式流加发酵生产1,3-丙二醇的非线性脉冲系统,建立敏感参数的优化辨识模型(PDP),论述了模型解的性质、解与参量的关系以及辨识问题最优解的存在性.通过构造算法求得辨识问题最优解,并讨论了新参数下脉冲系统解的稳定性.     

具有非对称通信时滞和切换拓扑的高阶多智能体系统的一致性

研究具有切换有向拓扑和非对称时变时滞的高阶多智能体系统的一致性问题.通过引入正交线性变换和Lyapunov-Krasovskii泛函方法,依据线性矩阵不等式给出了系统解决一致性问题的充分条件以及可容许时变时滞的上界估计.其主要贡献是基于Lyapunov方程和代数不等式建立了协议参数的显性设计,该参数设计形式简单且易于计算,并保证了所给充分条件中线性矩阵不等式的可解性,使得高阶多智能体系统的一致性在切换有向拓扑下对非对称时变时滞是鲁棒的.     

基于驻留概率信息方法的离散切换系统的鲁棒H_∞控制

切换系统由一组子系统和切换规则组成,其中切换规则对系统的稳定性及动态性能起着至关重要的作用.不同于现有的切换规则,文章针对一类子系统为离散时滞系统的切换系统,利用系统停留在每个子系统的概率信息,引入驻留概率信息,研究系统的鲁棒H_∞控制问题.基于多Lyapunov泛函和线性矩阵不等式方法,给出切换系统的鲁棒H_∞均方稳定的充分条件.需要指出的是,最终系统的稳定条件依赖于系统的驻留概率信息.最后,通过仿真算例证明所用方法的有效性.     

一类线性切换系统基于带有时滞观测器的输出反馈镇定

许多切换系统的状态是不可测或不能完全可测的,从观测器设计的角度重新考虑了带有时滞的线性切换系统的输出反馈镇定问题.主要研究了观测器带有延时,且控制器也带有切换延时的情况,最终得到了系统可镇定的充分条件.