在自然界中,由于擾動、誤差及各種人為、環(huán)境因素的存在,任何實際生產(chǎn)生活中的系統(tǒng)都在不同程度上具有某種非線性特性,比如飛行器系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)和電力系統(tǒng)等.然而,大多數(shù)關(guān)于非線性系統(tǒng)的分析或設(shè)計問題很難在線性系統(tǒng)理論的框架下得到圓滿解決.因此,近幾十年來,非線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計問題成為控制領(lǐng)域的研究重點.隨著科技的高速發(fā)展,控制系統(tǒng)變得越來越復雜,其非線性特性越來越強,對控制器的性能要求也越來越高,非線性系統(tǒng)理論受到相當大的挑戰(zhàn).同時,機器人的發(fā)展,宇宙飛行器、直升飛機、大型柔性結(jié)構(gòu)的控制,都是非常復雜的非線性系統(tǒng)問題,這就促使非線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計理論需要得到進一步研究和發(fā)展.

在非線性系統(tǒng)的控制研究中,穩(wěn)定性是一個基本問題.混雜系統(tǒng)理論的研究為非線性系統(tǒng)的鎮(zhèn)定和穩(wěn)定性分析提供了很好的借鑒.作為一類典型的混雜系統(tǒng),切換系統(tǒng)已經(jīng)受到了廣泛重視.然而,由于其內(nèi)在復雜的特性,切換系統(tǒng)的研究仍然存在很多挑戰(zhàn)性的科學問題尚待解決.此外,由于實際系統(tǒng)不確定或干擾的影響,如何保證非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性變得更加困難.其中,自適應(yīng)控制和魯棒控制是應(yīng)對不確定性或干擾的有效手段,己廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、機器人等諸多領(lǐng)域.另外,由于設(shè)備或技術(shù)要求的內(nèi)在限制,在操作空間中,大多數(shù)系統(tǒng)必須滿足一些物理限制或約束.如果系統(tǒng)在運行過程中違背了限制或約束,可能會導致一系列嚴重后果,如系統(tǒng)的性能下降、系統(tǒng)被損壞等.因此,受限非線性系統(tǒng)控制問題的研究需要得到重視且具有重要實際意義.同時,隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制系統(tǒng)中的普及,系統(tǒng)各組件之間的通信都是通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸,這時,如何在計算和資源受限下保證非線性系統(tǒng)的良好性能也是具有挑戰(zhàn)性的問題.目前,非線性系統(tǒng)的控制設(shè)計結(jié)果在實際中已廣泛應(yīng)用,比如航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、機器人和電力系統(tǒng)等,然而仍存在很多未解決的難題,尤其針對復雜非線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計并將理論結(jié)果應(yīng)用于實際系統(tǒng).本?？P(guān)注非線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計理論研究進展與應(yīng)用成果,共錄用51篇論文,本期刊發(fā)25篇,其中基礎(chǔ)理論與算法相關(guān)論文17篇,包括切換系統(tǒng)的分析與控制設(shè)計4篇,非線性系統(tǒng)的優(yōu)化與鎮(zhèn)定7篇,非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制與數(shù)據(jù)驅(qū)動控制6篇,此外,非線性系統(tǒng)理論在機器人、航空航天、電氣系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用相關(guān)論文8篇.

在切換系統(tǒng)的分析與控制設(shè)計方面,李占杰等針對不確定網(wǎng)絡(luò)攻擊下非線性切換多智能體的安全控制問題,提出了一套安全自適應(yīng)控制方法,保證了受攻擊系統(tǒng)在任意切換下實現(xiàn)漸近輸出一致.孫振東等在切換系統(tǒng)可觀測的假設(shè)下,設(shè)計了具有多線性時變增益的動態(tài)觀測器,實現(xiàn)了有限時間狀態(tài)估計,并設(shè)計了多路徑動態(tài)輸出反饋切換策略,實現(xiàn)了閉環(huán)系統(tǒng)指數(shù)收斂.解紅珍等研究了一類具有不穩(wěn)定子系統(tǒng)和混合時滯的切換系統(tǒng)的耗散性和指數(shù)鎮(zhèn)定問題,為消除不穩(wěn)定子系統(tǒng)給時滯系統(tǒng)帶來的不利影響,采用了一種新穎的切換信號設(shè)計方法-將模態(tài)依賴平均駐留時間的慢切換和快切換方法相結(jié)合.李實等在任意切換信號作用下研究了非線性切換系統(tǒng)的輸出反饋周期事件觸發(fā)控制問題,所考慮的非線性系統(tǒng)采用非嚴格反饋形式且含有未知控制系數(shù).

在非線性系統(tǒng)的優(yōu)化與鎮(zhèn)定方面,龍離軍等從控制輸入空間和狀態(tài)空間的角度分別分析了QP求解可行性以及CLF和CBF中參數(shù)對QP求解可行性和系統(tǒng)性能的影響,提出了一種CLF-CBF-QP新形式來提高優(yōu)化問題的可解性,并在考慮動態(tài)系統(tǒng)本身的體積且環(huán)境中存在動態(tài)障礙物時,設(shè)計了一種CBF新形式使其仍能保證系統(tǒng)的安全性.張苗苗等在每個智能體只能與自身的鄰居交互以更新自身狀態(tài)的假設(shè)下,研究了預設(shè)時間下的分布式優(yōu)化和納什均衡點求解問題,并分別設(shè)計了預設(shè)時間分布式協(xié)議.莊乾輝等提出了信息物理融合系統(tǒng)中具有反應(yīng)擴散效應(yīng)的時滯惡意病毒傳播模型,研究了惡意病毒傳播的空間格局動態(tài)演化機制,為惡意病毒在信息物理融合系統(tǒng)中的預測和控制提供了戰(zhàn)略指導.李枝強等針對一類具有時變擾動的非線性多智能體系統(tǒng),研究其在有向拓撲下的一致性跟蹤問題,提出了一種基于精確估計的復合自適應(yīng)預設(shè)有限時間漏斗控制方法,通過結(jié)合智能體間的拓撲結(jié)構(gòu)與權(quán)值復合更新律的設(shè)計思想,建立復合估計模型來提高逼近精度,進而增強多智能體系統(tǒng)的魯棒性.王清華等通過設(shè)計輸入時滯補償動態(tài)變量,構(gòu)造Funnel函數(shù)結(jié)合非線性濾波器設(shè)計了帶有輸入補償動態(tài)變量的新型動態(tài)面Funnel控制方案.李文杰等建立了非線性時滯系統(tǒng)基于降階觀測器的反步鎮(zhèn)定控制設(shè)計方案.孫猛等針對具有輸出非對稱死區(qū)的非嚴格反饋非線性系統(tǒng),設(shè)計了一種自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器,相較于輸出對稱死區(qū),輸出非對稱死區(qū)更具一般性和廣泛性,也更具實際工程研究價值.

在非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制與數(shù)據(jù)驅(qū)動控制方面,張宇等針對含不確定關(guān)聯(lián)項的級聯(lián)RTAC系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制問題,提出了一種基于動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識的分散控制方案,通過動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識不確定關(guān)聯(lián)項、補償系統(tǒng)建模誤差,建立了級聯(lián)RTAC系統(tǒng)分層滑?？刂扑惴?以實現(xiàn)級聯(lián)RTAC系統(tǒng)的高精度分散鎮(zhèn)定控制.林雷等針對系統(tǒng)輸出中存在正的且有界的乘性噪聲情形,研究了一類非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)抗測量噪聲的輸出反饋鎮(zhèn)定問題,給出了閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的充分條件.周靖峰等研究了前提不匹配的區(qū)間2型模糊系統(tǒng)的事件觸發(fā)預測控制問題,提出了一個區(qū)間2型模糊系統(tǒng)模型,包括一個動態(tài)事件觸發(fā)機制和一個預測控制器,得到了系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件和控制器增益.邱偉文等針對執(zhí)行器受Preisach類型磁滯約束的嚴格反饋系統(tǒng)的預定暫態(tài)性能跟蹤控制問題,提出了自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法.李應(yīng)森等針對具有傳感器故障的一類嚴格反饋非線性系統(tǒng),設(shè)計了一種有限時間自適應(yīng)動態(tài)面容錯控制方案.楊中林等研究了線性系統(tǒng)的事件觸發(fā)輸出反饋有限時間有界控制.

關(guān)于非線性系統(tǒng)理論在機器人、航空航天、電氣系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用,孫國法等針對機械臂系統(tǒng)存在建模誤差及未知擾動問題,設(shè)計了一種基于擾動觀測器的改進型非奇異快速終端滑?？刂撇呗?在提高機械臂系統(tǒng)跟蹤誤差收斂速度的同時能夠削弱控制器輸出抖振,避免終端滑模存在的奇異性問題.為滿足故障及擾動狀態(tài)下系統(tǒng)的性能需求,劉舒暢等提出了一種基于自適應(yīng)線性自抗擾控制的飛機防滑剎車系統(tǒng)重構(gòu)控制設(shè)計方法.丁海旭等針對城市固廢焚燒過程中因機理反應(yīng)復雜等原因?qū)е卤豢貙ο竽Ｐ碗y以建立的問題,設(shè)計了一種基于T-S型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多輸入多輸出模型.王興貴等針對MMC半橋串聯(lián)結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)并網(wǎng)電流控制中,采用傳統(tǒng)PI控制方法時其動態(tài)性能較差的問題,提出了一種基于無源控制的并網(wǎng)電流控制策略.石尚等針對具有未知參數(shù)的不確定Chua電路系統(tǒng),提出了基于Volterra積分算子的固定時間自適應(yīng)參數(shù)估計算法,有效地消除系統(tǒng)初始值的影響,同時避免了對系統(tǒng)輸出導數(shù)的計算.徐寶昌等針對鉆井系統(tǒng)這類不可測狀態(tài)中含有未知參數(shù)的非線性系統(tǒng),提出了一種新的自適應(yīng)觀測器設(shè)計方法,對傳統(tǒng)觀測器匹配條件進行改進,使其能夠?qū)PD系統(tǒng)中的未知參數(shù)進行解耦.蓋文東等研究了基于動態(tài)事件觸發(fā)的無人機非線性系統(tǒng)故障檢測問題,提出了新的動態(tài)事件觸發(fā)Hi/H∞故障檢測方法,在動態(tài)事件觸發(fā)條件下,實現(xiàn)了故障檢測濾波器殘差與事件傳輸誤差完全解耦,能夠避免連續(xù)通信和Zeno現(xiàn)象.李茂青等建立了基于多質(zhì)點模型的動車組精準停車自適應(yīng)控制設(shè)計方法.

由于時間關(guān)系以及控制理論與多學科交叉融合的特點,專刊發(fā)表的論文可能存在不足,代表性也不夠全面,敬請諒解.感謝作者分享他們的研究成果,感謝審稿專家對投稿提出的寶貴意見,感謝《控制理論與應(yīng)用》編輯部對?？霭娼o予的大力支持,他們嚴謹、高效的工作確保了?？軌蚝妥x者及時見面.