《非线性系统有限时间稳定及应用》

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对于非线性系统,收敛性能是一个很重要的关键指标。有限时间稳定的控制系统具有最快的收敛速度,具有更好的鲁棒性和抗干扰性。研究非线性系统的有限时间控制、复杂网络的有限时间同步、多智能体有限时间一致性、神经网络动力学有限时间优化等具有重要的理论和工程实际意义。在3项国家自然科学基金和4项湖北省自然科学基金等项目的连续资助下,经过十余年的努力,项目组取得了一系列创新性研究成果,主要科学发现点为:

1.提出非线性有限时间稳定的充分条件,并利用该条件研究了一类具有下三角结构的非线性系统有限时间镇定问题,所设计的控制器可以加速收敛速度降低停息时间。

2.对一类拓扑结构和参数未知的复杂动态网络,设计了控制器实现了两个复杂网络的有限时间同步,同时对网络的拓扑结构和参数进行了辨识;并将该方法应用于含未知参数的耦合时滞神经网络同步、主从忆阻神经网络的有限时间同步。对于复杂动态网络设计了周期间歇自适应控制器和周期间歇反馈控制器实现了有限时间同步。

3.针对具有不同未知非线性动态的带领导者的分布式智能体,通过对未知非线性动态参数化,构造了自适应分散式控制器,保证了带领导者的多智能体的一致性。

4.给出了非线性系统有限时间稳定判定准则。然后,针对二次规划问题,设计了激活函数可调的对偶神经网络,可有限时间得到二次规划问题的最优解。并将该方法应用于解决时变二次规划问题。

该项目成果为研究非线性系统的动力学与有限时间控制器设计提供了新的理论和方法。主要论著包括SCI论文8篇,被Web of Science他引354次,google学术他引441次。引用者包括欧洲科学院院士Jürgen Kurths、韩国科学院院士Ju H.Park、IEEE Fellow、欧洲科学院院士曹进德、IEEE FellowMiroslav Krstic和何海波、“长江学者”特聘教授段广仁、张化光、曾志刚、吴敏、徐胜元等。

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