随着科技的进步，实际系统对收敛性能的要求越来越高，比如无人机在执行救灾物资投送任务时，希望无人机能够快速地到达投递点的上空，即要求无人机系统位置与理想位置信息之间的差值能够具备收敛时间短、收敛速度快且收敛到一个已知的小邻域内等性能。进而，对于系统的稳态误差、收敛时间和收敛速度等性能的关注和要求也变得越来越高。因此，对于一类非线性系统，实现预设性能控制是一个非常有意义和价值的课题。
系统科学研究院张丽丽博士，在其导师车伟伟教授的指导下和在国家自然科学基金重点项目、联合重点项目以及面上项目的资助下，围绕遭受网络攻击、资源受限、执行器故障等的非线性系统，针对预设性能控制问题展开了一系列研究，取得了重要的研究成果并在IEEE 系列汇刊等控制领域高水平期刊上发表，具体研究成果描述如下：
1）针对状态变量不可测以及具有完全未知非线性项的多智能体系统，研究了输出反馈预设性能跟踪控制问题。通过构建符合多智能体特征的新型障碍Lyapunov函数和利用反步法，开发了一种基于观测器的预设性能控制方案，避免了在零点处虚拟控制信号导数的奇异性问题，确保了闭环信号的有界性以及跟踪误差能够在预定的有限时间内收敛到预设的区域内，并且收敛时间和收敛区域不再依赖任何的未知常数。
2）针对同时存在状态触发和控制器输出触发的非线性多智能体系统，研究了预设性能事件触发跟踪控制问题。为在控制设计中成功应用反步法，利用未触发的系统状态构建了虚拟控制信号。提出了一种模糊自适应事件触发控制协议，保证了一致性跟踪误差在预定的有限时间内收敛到预定的原点某个邻域内，并且所有的闭环信号都保持有界以及没有芝诺行为发生。
3）针对遭受拒绝服务攻击的非线性系统，研究了预设性能安全跟踪控制问题。当攻击发生时，采用了攻击补偿器对不可用的输出信号进行建模。基于此，开发了一种模糊估计器近似估计不可测的系统变量。进一步，结合模糊估计器和新型的攻击-独立障碍Lyapunov函数，提出了一种安全跟踪控制方案，确保了跟踪误差能够在预定的时间内收敛到预定的原点的某个邻域内。与现有的关于拒绝服务攻击的结果相比，所保证的跟踪精度和实现跟踪所需要的时间都能够预先给定。
4）针对遭受拒绝服务攻击的非线性非严格反馈系统，研究了模糊自适应预设性能优化跟踪控制问题。将模糊逻辑系统与强化学习技术相结合，用于逼近预设性能控制设计过程中的未知非线性项，设计了一种新的Hamilton-Jacobi-Bellman方程来开发预设性能模糊自适应安全优化控制器。保证了在DoS攻击发生时，跟踪误差仍能在预先设定的有限时间内收敛到预定义的小区域内。同时，采用基于强化学习的优化算法，最大限度地减少了控制资源的消耗。
5）针对具有执行器故障和饱和的二维平面上的三阶非线性车辆队列，研究了多车道融合预设性能跟踪控制问题。设计了一类新的性能函数来保证非对称约束下的车排跟踪误差能够始终满足预设的性能。为了实现多车道融合跟踪控制，分别针对方向盘输入和油门/刹车输入提出了新的三阶预设性能滑模面。在避免碰撞和保持通信的前提下，保证了车排系统能够在预先给定的时间内以预先给定的精度实现多车道融合。
文章信息：
[1] Lili Zhang, Wei-Wei Che*, Bing Chen and Chong Lin, “Adaptive Fuzzy Output-Feedback Consensus Tracking Control of Nonlinear Multiagent Systems in Prescribed Performance,” IEEE Transactions on Cybernetics, vol. 53, no. 3, pp. 1932-1943, Mar. 2023.
[2] Lili Zhang, Wei-Wei Che*, Chao Deng and Zheng-Guang Wu, “Prescribed Performance Control for Multiagent Systems via Fuzzy Adaptive Event-Triggered Strategy,” IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol. 30, no. 12, pp. 5078-5090, Dec. 2022.
[3] Lili Zhang, Wei-Wei Che*, Chao Deng and Zheng-Guang Wu, “Prescribed Performance Fuzzy Resilient Control for Nonlinear Systems Under DoS Attacks,” IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. 53, no. 5, pp. 3104-3116, May 2023.
[4] Lili Zhang, Wei-Wei Che*, Chao Deng and Zheng-Guang Wu, “Optimized Adaptive Fuzzy Security Control of Nonlinear Systems With Prescribed Tracking Performance,” IEEE Transactions on Cybernetics, vol. 53, no. 12, pp. 7868-7880, Dec. 2023.
[5] Lili Zhang, Wei-Wei Che*, Shixu Xu and Chao Deng, “Prescribed Performance Tracking Control for 2-D Plane Vehicle Platoons With Actuator Faults and Saturations,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 72, no. 11, pp. 14040-14050, Nov. 2023.
