大规模网络化多智能体系统递阶一致性容错控制方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903348
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

A large-scale scientific facility plays a vital role in the key basic research. The architecture of the control system with several hundred thousand nodes is layered and networked, which leads to long convergent time, communication constraints and low fault tolerance. To solve these problems, this project studies the hierarchical consensus and fault-tolerant control method for the large-scale networked control system with several hundred thousand nodes. Besides, the issue of long convergent time will be settled by developing a hierarchical decomposition algorithm based on the analysis of convergence time measure and network topology. Meanwhile, the networked predictive scheme is introduced to make active compensation for communication delay, data loss and data disorder. The fault-tolerant controller based on a multi-variate statistical analysis and a residual generator is designed, which can overcome the influence of model uncertainties on the hierarchical consensus control system. The proposed method will be applied into the automatic alignment system of the SG-III laser fusion facility, which will raise the number of control nodes from 1000 to 100000 order of magnitude, reduce the convergent time by 20% and achieve a 80% successful fault tolerance rate. Finally, this project will build the theoretical and experimental foundations for the hierarchical consensus and fault-tolerant control systems of large-scale laser facilities.
大科学装置控制系统是在基础科学研究中发挥着重要作用,其节点规模可达十万量级,具有多层次、网络化的特点,导致了收敛时间长、网络通信约束、故障容错率低等问题。为解决这些问题,本项目面向大规模网络化多智能体系统主要研究递阶一致性控制算法。通过递阶分解算法解决在控制过程中收敛时间过长的问题,利用收敛时间测度来分析递阶一致性分解算法的可行性条件;通过网络预测机制来主动补偿通信受限特性(如:通信延时、数据丢包、数据错序等)对控制性能的影响;结合残差产生器、多元统计分析方法设计容错控制器,克服因模型不确定性而导致故障容错率低的问题。该方法将应用于神光-III激光装置的光路准直控制中,可支持的控制节点数从数千量级上升到十万量级,收敛时间降低20%,容错成功率不低于80%。最终,为面向大型激光装置的网络化递阶一致性容错控制方法的研究奠定一个理论、实验和应用的基础。

结项摘要

本项目针对大科学装置网络化控制系统中存在的收敛时间长、网络通信约束、故障容错率低等问题,开展了大规模网络化多智能体系统递阶一致性容错控制方法的研究工作。项目组利用收敛时间测度因子来分析递阶控制拓扑结构与收敛时间的关系,建立满足特定收敛时间条件下递阶一致性控制结构的设计准则;针对网络通信约束问题(如通信延时、数据丢包等),利用代数图论和非负矩阵的性质设计了一种一致性容错控制方法,有效克服了通信受限对控制性能的影响;结合残差产生器、多元特征量优选等方法设计容错控制器,克服因模型不确定性而导致故障容错率低的问题。该方法应用于大型激光装置的光路准直控制中,可支持的控制点数从数千量级上升到十万量级,收敛时间降低20%,容错成功率高于80%。项目成果可以为大型激光装置的递阶一致性容错控制方法研究提供理论和应用基础。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(13)
专利数量(1)
Distributed Consensus Control Protocols for Heterogeneous Multi-Agent Systems With Time-Varying Topologies
时变拓扑异构多智能体系统的分布式共识控制协议
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3017291
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Huai Wu;Baoran An;Bin Li
  • 通讯作者:
    Bin Li

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其他文献

带时延与丢包的网络化多智能体系统控制器设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    物理学报(Acta Physica Sinica)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安宝冉;刘国平
  • 通讯作者:
    刘国平
基于时延补偿机理的网络化输出反馈控制器设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    物理学报 (Acta Physica Sinica)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    安宝冉;刘国平
  • 通讯作者:
    刘国平

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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