拟推荐2016年度国家科学技术奖候选项目情况.doc

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1、推荐2018年度国家科学技术奖候选项目情况一、项目名称随机与不确定系统的估计、控制基础理论及方法二、提名者陈杰，中国工程院院士，北京理工大学教授段志生，国家自然科学二等奖获得者，北京大学教授黄飞敏，国家自然科学二等奖获得者，中科院数学与系统科学院研究员三、推荐人意见项目系统地研究了随机与不确定系统的估计、控制基础理论及方法。随机与不确定系统的状态估计与控制是国际自动控制领域的重要研究方向之一，研究成果是复杂工程系统分析和控制的重要科学基础。本项目主要科学发现如下：1.发现了非线性随机系统滤波稳定性、收敛性与通信能力之间的定量关系及噪声耦合条件下的最优状态

2、估计机理，设计了最优序列分布式融合方法与Delta算子卡尔曼滤波器，提高了状态估计精度。2.发现了奇异矩阵及其转置矩阵零空间基底与奇异系统可容许性之间的内在联系，获得了奇异随机跳变系统可镇定的充分必要条件，解决了系统可容许性等价分析的技术难题，设计了不确定性上界未知的自适应控制器。3.发现了具有非匹配参数不确定性的不确定系统滑模面设计凸优化特性，解决了飞行器系统外部干扰和惯性矩阵未知的问题，提高了空间飞行器姿态控制的快速性和精确性。8篇代表性论著总他引918次，SCI他引704次，单篇最高SCI他引169次，被国际知名教授引用并正面评价。部分成果分别获2

3、010年北京市科学技术奖二等奖、2017年教育部自然科学奖二等奖。提名该项目为国家自然科学奖二等奖。四、项目简介随着科技的发展，控制系统日益复杂，仅采用微分方程无法精确描述复杂的控制系统。同时，系统参数存在随机跳变、系统参数不确定、外部环境干扰、输入信息随机不确定、传输信息随机不确定等原因形成具有随机与不确定性的复杂系统，对其进行状态最优估计及精确控制十分具有挑战性，开展相关研究具有重要理论意义和工程应用价值。本项目主要科学发现总结如下：1.8针对具有输入和传输信息随机不确定性的动态系统状态估计关键问题，发现了非线性滤波随机稳定性、收敛性与通信能力之间的

4、关系，提出了间歇性观测条件下无迹卡尔曼滤波器的设计方法，提高了随机非线性系统状态估计精度；发现了控制系统中不同传感器的噪声相互关联并与前一步的噪声耦合条件下的最优状态估计机理，设计了最优序列分布式融合方法，减小了滤波的理论均方根误差；提出了Delta算子卡尔曼滤波方法，获得了Delta域内滤波器收敛性的充分条件，解决了快速采样系统的最优状态估计问题。2.针对具有系统参数随机跳变的动态系统控制关键问题，发现了奇异矩阵及其转置矩阵零空间基底与奇异系统可容许性之间的内在关系，获得了奇异随机跳变系统可容许性的充分必要条件，给出了状态反馈控制器的解析设计方法；以虚

5、拟控制输入取代滑模面，提出了基于虚拟控制输入的随机自适应干扰抑制方法，设计了估计未知不确定性上界的自适应律，解决了未知干扰上界条件下的随机跳变系统干扰抑制难题。3.针对具有外部干扰的不确定系统控制问题，发现了存在非匹配参数不确定性系统的滑模面设计凸优化特性，提出了鲁棒滑模控制器设计方法，保证了系统的快速响应和强鲁棒性；设计了具有非匹配未建模动态和外部干扰上界未知条件下复杂不确定非线性系统的自适应模糊输出反馈滑模控制器，突破了传统自适应模糊滑模控制理论依赖于状态完全可测的局限性；设计了自适应滑模控制器和复合抗干扰控制器，解决了空间飞行器系统外部干扰和惯性矩

6、阵不确定条件下的姿态控制问题，提高了空间飞行器姿态控制的快速性和精确性。8篇代表性论文发表在Automatica和IEEETAC等控制领域权威期刊上，总他引916次，SCI他引704次，单篇最高SCI他引169次。本成果得到了Automatica主编AndrewR.Teel教授等引用和正面评价。部分成果分别获得2010年北京市科学技术奖二等奖和2017年教育部自然科学奖二等奖。项目成员中1人获批教育部长江学者特聘教授和国家杰出青年科学基金项目资助，1人获北京市优秀博士论文荣誉。五、客观评价【代表性引文1】中，IEEEFellow、英国布鲁奈尔大学终身教授

7、ZidongWang评价：“针对间歇性观测和数据丢包情形下非线性网络系统的无迹卡尔曼滤波问题，文献[115,116]分别给出了保证滤波误差协方差随机稳定的充分条件。”文献[115]即【代表性论著1】，[116]是我们的另一篇论文[IEEETransactionsonAutomaticControl,vol.58,pp.3224-3230,2013]。此外，著名学者、西澳大学教授TyroneFernando和HerbertH.C.Iu在文献[IEEETransactionsonCircuitSystemsII，vol.64,pp.334-338,2017]

8、中评价：【代表性论著1】“解决了离散时间无迹卡尔曼滤波的随机稳定性问题”。【代表