可达集流管道近似的简化算法

混合系统的形式验证中,确定近似商迁移系统的迁移关系,需要计算系统初始区域的可达集的流管道近似。针对非线性系统可达集近似计算难题,提出流管道逼近方法,极大简化了凸多面体的计算量。     

形式验证中近似流管道的算法研究

混合系统形式验证技术是分析在给定的初始条件下,系统的可达集是否都在目标状态集合内。计算可达集是混合系统形式验证中的重要一步,选用何种几何体表示可达集对于整个验证精度有决定性的影响。文章对有向矩形壳和凸多面体2种状态可达集近似表示方法进行了分析比较,结合2种方法的优点提出了流管道过近似混合算法以降低保守性和提高运算速度;最后在Matlab环境下实现了混合算法并且验证了1个分段非线性系统实例,验证结果显示了所提混合算法的有效性。     

常压炉加热系统形式建模的验证

文章运用基于流管道的混合动态系统形式验证方法,解决了常压炉加热系统工艺参数的验证问题;通过对常压炉加热系统的运行机理进行分析并建立混合自动机模型,应用状态可达集的过近似方法计算近似流管道;通过对近似流管道的分析,验证常压炉加热系统设定的燃料流量是否满足生产工艺要求;经多次验证,最终得到了燃料流量的取值范围。     

带有扰动的变时滞离散系统可达集估计

研究了在有界峰值扰动下变时滞离散系统的可达集估计和状态反馈控制器设计问题。首先，选取适当的Lyapunov-Krasovkii泛函，利用线性矩阵不等式，得到界定系统可达集的充分条件，即一个包含非凸标量的时滞相关结果。在系统初始值不为零的情况下，这些条件保证了包含系统状态的椭球体的存在性。其次，在可达集估计过程中，通过设计状态反馈控制器使所确定的椭球包含闭环系统的可达集。随后，为使所估计的椭球体尽可能小，将求解最小椭球问题转化为一个具有矩阵不等式约束的优化问题。最后，通过数值算例验证所得结果的有效性。     

车辆自主决策安全性验证方法

针对传统算法在车辆自主决策安全性验证中置信水平较低、验证结果不完备的问题,基于形式化的可达性方法分析车辆自主决策行为状态的可行性,并给出车辆自主决策的行为状态完备性集合。采用有向凸多面体算法对自主车辆非线性混合系统进行保守线性化处理,再利用迭代原理和Zonotope近似方法计算可达集。变道避碰的仿真实验表明,在初始状态集和传感器噪声边界条件下,自主车辆位置可达集和速度可达集给出了高置信水平的安全保证。     

离散时间二型模糊线性时滞系统的可达集估计

研究了一类带有时滞和外部输入扰动的复杂非线性系统的可达集估计问题。考虑系统的隶属度函数具有不确定性,利用区间二型模糊模型对非线性系统建模,通过有效的分析与设计方法,研究离散时间二型模糊线性时滞系统的可达集分析与估计问题,寻求在任意初始条件下使所有系统状态收敛的可达集。首先,设计全新的Lyapunov-krasovskii泛函,在证明过程中结合区间二型模糊集性质;然后,利用新的矩阵不等式界定交叉项,从而得到了保守性较小的离散时间区间二型模糊时滞系统的可达集界定充分条件,定理条件可以保证系统的所有状态都收敛在一个椭圆内,而且定理的条件可由一系列线性矩阵不等式表示并用MATLAB软件实现;最后,通过数值算例和仿真结果验证所得结论的有效性和正确性。     

复杂环境下车辆自主决策可达集分析

针对传统的车辆安全性验证模型多为单目标简单环境而导致其适应性低的问题,提出基于哈密顿-雅可比方程的可达集分析方法.在经典超车问题的建模中,通过加入对向来车,增加模型的复杂度和可达集计算的约束条件,识别并预测场景中各交通参与者的机动行为.为了提高计算的准确性,采用水平集方法描述可达集演变过程,引入曲线行驶下车辆行驶特性函数f_a(x),以适应自主车辆在不同行为决策下可达集的变化.仿真结果表明,该方法在复杂的道路交通环境下不仅能够判断自主车辆目前状态的安全性,而且能够预测未来时刻的安全性,同时可为智能驾驶决策的安全性提供参考依据.     

线性中立型时滞系统的可达集的椭圆形边界(英文)

可达集是界定带有扰动的系统的状态轨迹的集合.可达集的椭圆型边界可以用来设计带有扰动的可控系统.研究了带有有界峰值扰动的线性中立型时滞系统的可达集的椭圆形边界问题,考虑的延时是时变的,但满足一定的约束.基于改进的Lyapunov-Krasovskii型泛函,依据Lyapunov-Krasovskii稳定性定理,得到了只含有一个标量的以矩阵不等式表示的时滞相关的结论,而且当固定此标量参数时,所得结论就以线性矩阵不等式的形式给出.最后,用一个算例验证了所得结论的可行性.特别地,带有饱和的执行器的线性系统的可达集的椭圆型边界越小,就可以允许更大的控制器增益矩阵,这就会使系统具有更好的性能.     

多目标环境下车辆自主决策可达集分析

由于自主车辆具有离散控制和连续行为混成以及不可避免的系统偏差存在的特点,使传统验证方法无法遍历所有不确定的系统输入和运行状态,因而自主车辆安全决策的置信水平较低。为此,提出以车道边界作为约束条件的多目标约束的可达集建模方法,该方法利用哈密顿雅可比方程控制可达集变化,利用水平集完成可达集的可视化任务,确定具有不确定系统输入和运行状态的自主车辆安全区域。结果表明,与传统仿真方法相比,基于可达集的自主车辆多目标安全决策方法具有更高的适应性,并且可以为智能驾驶车辆在较为复杂环境下的安全性提供理论保证。     

多约束路由的分层计算方法

针对多约束参数限制下服务质量路由的寻找问题,提出一种分层式计算思想.设想把路由计算方式分为两层,第一层工作是计算源与目的节点间的可达路径集,第二层则是在路径集中寻找满足条件的路由.研究出一种可达路径集计算方法,在此基础上推出了具体的分层式路由计算方法,采用由少到多逐一增加串联链路和节点数量递进方式进行,一旦寻找到满足条件的路由,则给出结果,退出计算.通过算例详细介绍了路径集与路由寻找的计算方法,并论证了路径集算法的正确性,阐明了路由新算法的时间复杂性及诸多优点,提出了适应多约束参数传输的状态信息交换协议改进建议.通过仿真实验验证了路由新算法的正确性,同时也说明新算法完全能够满足实际需要.