Journal of Zhejiang University

Current Issue: <FITEE>

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering (former title: Journal of Zhejiang University SCIENCE C (Computers & Electronics), 2010-2014)

ISSN 2095-9184 (print); ISSN 2095-9230 (online); CN 33-1389/TP; Monthly.

FITEE is an international peer-reviewed journal indexed by SCI-E, Ei Compendex, DBLP, IC, Scopus, JST, CSA, etc. It covers research in Electrical and Electronic Engineering, including Computer Science, Information Sciences, Control, Automation, Telecommunications, and related disciplines.

Impact factor: 0.308 (2011), 0.297 (2012), 0.380 (2013), 0.415 (2014), 0.392 (2015), 0.622 (2016), 0.910 (2017), 1.033 (2018), 1.604 (2019), 2.161 (2020), 2.526 (2021).

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering

ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online), monthly

2021 Vol.22 No.1 P.1-140

Cover:

<679>

Contents:

<733>

<<< CONTENTS >>>

Special Issue on Distributed Filtering and Control of Complex Networks and Systems

Editor-in-Chief: Guanrong CHEN; Deputy Editor-in-Chief: Tiancheng LI

Editorial

Editorial: Distributed filtering and control of complex networks and systems

Guanrong Chen, Sergej Čelikovský, Lei Guo, Youmin Zhang, Tiancheng Li

DOI: 10.1631/FITEE.2110000 Downloaded: 2262 Clicked: 4444 Cited: 0 Commented: 0(p.1-4) <Full Text>

Chinese summary <49> 复杂网络和系统的分布式滤波与控制

陈关荣¹，Sergej ČELIKOVSKÝ²，郭雷³，张友民⁴，李天成⁵
¹香港城市大学电机工程系，中国香港
²捷克科学院信息理论与自动化所，捷克共和国布拉格，18200
³北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，中国北京市，100191
⁴康考迪亚大学机械、工业与航空工程系，加拿大魁北克蒙特利尔，H3G1M8
⁵西北工业大学自动化学院信息融合技术教育部重点实验室，中国西安市，710072

摘要：近20年来，分布式滤波与控制（FAC）的研究日益扩展至大规模复杂网络和系统。与集中式网络系统相比，分布式网络系统因其低功耗、安装简单、高性能和高可靠性等优点越来越受到人们欢迎。分布式网络系统通常由多个具有有限感知、计算和通信能力的高性价比动态节点（智能体）组成。因此，各种网络诱导的FAC系统、技术和算法应运而生，包括节点注册与控制、网络一致性与同步性、多传感器数据聚类/融合、网络拓扑设计与分析等。此外，从FAC角度深入理解网络和系统的运行与演变，是解决许多关键问题的突破口，例如通过有限数量传感器获得最佳观测视场覆盖、处理动态节点之间内在交互和未知关联、权衡性能与约束、实现嘈杂环境下的自动化等。这些问题因其多学科性质与内在复杂性而颇具挑战，亟待解决。尽管学术界不断提出和完善各种理论、技术和算法，仍需更多研究和努力。
本期特刊旨在收集基于复杂网络和系统的分布式滤波与控制研究领域的高质量论文，最终选出2篇综述和9篇原创性研究论文。

关键词组：

Review Articles

Review Article: Recent advances in multisensor multitarget tracking using random finite set

Kai Da, Tiancheng Li, Yongfeng Zhu, Hongqi Fan, Qiang Fu

DOI: 10.1631/FITEE.2000266 Downloaded: 3398 Clicked: 4173 Cited: 0 Commented: 0(p.5-24) <Full Text> <PPT> 1154

Chinese summary <40> 基于随机有限集的多传感器多目标跟踪研究进展

达凯¹，李天成²，朱永锋¹，范红旗¹，付强¹
¹国防科技大学ATR国家重点实验室，中国长沙市，410073
²西北工业大学自动化学院信息融合技术教育部重点实验室，中国西安市，710072

摘要：本文综述了基于随机有限集方法的多传感器多目标跟踪的最新研究进展。在多传感器滤波中起基础性作用的融合方法可分为数据层多目标测量融合和评估层多目标密度融合，分别共享融合传感器之间的局部测量值与后验密度。分析每个融合规则的重要属性，包括最优性和次优性。阐述面向不同随机有限集的两种健壮的多目标密度平均方法：算术平均融合与几何平均融合。最后突出强调相关研究主题与现存研究挑战。

关键词组：多目标跟踪；多传感器融合；平均融合；随机有限集；最优融合

Review Article: Recent progress on the study of distributed economic dispatch in smart grid: an overview

Guanghui Wen, Xinghuo Yu, Zhiwei Liu

DOI: 10.1631/FITEE.2000205 Downloaded: 3252 Clicked: 3858 Cited: 0 Commented: 0(p.25-39) <Full Text> <PPT> 1324

Chinese summary <35> 智能电网中分布式经济调度研究进展：综述

温广辉¹，余星火²，刘智伟³
¹东南大学数学学院，中国南京市，211189
²皇家墨尔本理工大学工程学院，澳大利亚墨尔本，VIC3000
³华中科技大学人工智能与自动化学院，中国武汉市，430074

摘要：设计一种高效的分布式经济调度策略对具有多台发电机的智能电网具有重要意义，将使得新一代电力系统获取多种益处，如易于实施、低维护成本、高能源效率、对各种不确定性的强鲁棒性。因此，该领域吸引了来自电力工程、控制理论、应用数学等不同学科的广泛研究兴趣。本文综述智能电网分布式经济调度的理论研究最新进展，重点关注2015年以来发表的文献。系统回顾该主题的最新研究结果，并将其分为分布式离散时间和分布式连续时间经济调度算法两类。在回顾相关文献的基础上，简要介绍未来研究方向，包括智能电网的分布式安全经济调度、具有实际约束的分布式快速经济调度、高效无初值分布式经济调度、具有智能储能电池和灵活负载的分布式经济调度以及结合人工智能技术的分布式经济调度。

关键词组：分布式经济调度；分布式优化；智能电网；连续时间优化算法；离散优化算法

Research Articles

Resilient distributed economic dispatch of a cyber-power system under DoS attack

Feisheng Yang, Xuhui Liang, Xiaohong Guan

DOI: 10.1631/FITEE.2000201 Downloaded: 2611 Clicked: 4322 Cited: 0 Commented: 0(p.40-50) <Full Text> <PPT> 1324

Chinese summary <32> DoS攻击下信息物理电网系统的弹性分布式经济调度

杨飞生^1,2，梁旭辉²，管晓宏¹
¹西安交通大学智能网络与网络安全教育部重点实验室，中国西安市，710049
²西北工业大学自动化学院，中国西安市，710129

摘要：本文研究焦点是恶意拒绝服务（DoS）攻击下智能电网经济调度问题。以发电实际情况为出发点，建立考虑环境污染代价的新型分布式优化模型。为节省有限的带宽资源，提出一种新的分布式事件触发方案，以在通信网络遭受恶意DoS攻击时保持信息物理电网系统的弹性和经济性。然后，根据梯度下降算法设计一种多智能体一致性协议解决最小化问题，并从最优性和稳定性角度分析系统发电成本最小化的前提。最后，通过单区域10发电机组模拟实验验证了理论结果。

关键词组：经济调度；拒绝服务（DoS）攻击；弹性事件触发方案；分布式优化

Freshness constraints of an age of information based event-triggered Kalman consensus filter algorithm over a wireless sensor network

Rui Wang, Yahui Li, Hui Sun, Youmin Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.2000206 Downloaded: 3235 Clicked: 5052 Cited: 0 Commented: 0(p.51-67) <Full Text> <PPT> 1614

Chinese summary <34> 无线传感网络环境下基于信息新鲜度约束的事件触发卡尔曼一致性滤波算法

王蕊¹，李雅辉¹，孙辉¹，张友民²
¹中国民航大学电子信息与自动化学院，中国天津市，300300
²康考迪亚大学机械、工业与航空工程系，加拿大魁北克蒙特利尔，H3G1M8

摘要：提出一种新的基于无线传感网络的事件触发卡尔曼一致性滤波（ET-KCF）算法。该算法基于信息新鲜度，通过计算采样信息的信息年龄（ageofinformation，AoI）度量信息的新鲜度。该算法集成传统的事件触发机制、信息新鲜度计算方法和卡尔曼一致性滤波（KCF）算法，可以更有效地估计飞机舱内的污染物浓度。该方法还考虑了数据包丢失和通信路径丢失对信息传输的影响，提出一种基于AoI约束的ET-KCF阈值选择方法，将每个数据包的AoI与系统最小平均AoI比较。该方法减少了对过期信息的传输，大大降低了网络能耗。最后，利用李雅普诺夫稳定性理论和矩阵理论证明了算法的收敛性。仿真结果表明，与现有KCF算法相比，该算法具有更好的容错性，与其他ET-KCF算法相比，其功耗更低。

关键词组：分布式卡尔曼一致性滤波；事件触发机制；信息年龄（AoI）；稳定性分析；能量优化

Constant-gain nonlinear adaptive observers revisited: an application to chemostat systems

Jorge A. Torres, Arno Sonck, Sergej Čelikovský, Alma R. Dominguez

DOI: 10.1631/FITEE.2000368 Downloaded: 2220 Clicked: 4224 Cited: 0 Commented: 0(p.68-78) <Full Text> <PPT> 1227

Chinese summary <29> 再论常增益非线性自适应观测器：恒化器系统的应用

Jorge A. TORRES¹，Arno SONCK¹，Sergej ČELIKOVSKÝ²，Alma R. DOMÍNGUEZ³
¹CINVESTAV自动控制系，墨西哥墨西哥城，07360
²捷克科学院信息理论与自动化所，捷克共和国布拉格，18200
³CINVESTAV生物技术与生物工程系，墨西哥墨西哥城，07360

摘要：本文研究非线性系统的常增益自适应观测器；对一些特殊情况，有效的解决方案很少。针对具有线性输入的非线性系统，介绍一种常增益渐近观测器，使得当输入扰动和输出间满足严格正实的条件时，可以利用线性矩阵不等式工具设计观测器。所设计的观测器被应用于一大类非线性恒化动态系统，这类系统广泛应用于发酵工艺、细胞培养、医学等。事实上，基于标准的实际假设，存在必要的恒化器状态坐标变换，允许运用常增益观测器。最后，利用极大螺旋藻污水处理设施中估计污染物浓度的例子验证所提理论方法。

关键词组：非线性观测器；自适应观测器；坐标变换；恒化器；污染观测

Derivation of the multi-model generalized labeled multi-Bernoulli filter: a solution to multi-target hybrid systems

Weihua Wu, Yichao Cai, Hongbin Jin, Mao Zheng, Xun Feng, Zewen Guan

DOI: 10.1631/FITEE.2000105 Downloaded: 3562 Clicked: 4271 Cited: 0 Commented: 0(p.79-87) <Full Text> <PPT> 1408

Chinese summary <32> 多模型广义标签多伯努利滤波器的推导：多目标混合系统解决方案

吴卫华，蔡益朝，金宏斌，郑茂，冯讯，关泽文
空军预警学院预警情报系，中国武汉市，430019

摘要：本文将传统（单目标）混合系统扩展到多目标混合系统，重点研究多机动目标跟踪系统。该系统由连续状态，离散可切换状态以及离散、时不变且唯一性状态组成。通过定义一个新的广义标签多伯努利密度，我们证明对于多目标混合系统，它在查普曼-柯尔莫哥洛夫（Chapman-Kolmogorov）预测和贝叶斯更新下是闭合的。换言之，我们严格推导了多目标混合系统的解决方案，即多模型广义标签多伯努利滤波器--该滤波器虽已被开发，但此前并未得到严格证明。

关键词组：多机动目标跟踪；多模型；广义标签多伯努利滤波器；多目标混合系统

Convergence of time-varying networks and its applications

Qingling Wang

DOI: 10.1631/FITEE.2000160 Downloaded: 2824 Clicked: 3827 Cited: 0 Commented: 0(p.88-96) <Full Text> <PPT> 1146

Chinese summary <33> 时变网络的收敛性及其应用

东南大学自动化学院，中国南京市，210096

摘要：本文分析一类时变网络的收敛性。将收敛性质应用于具有未知控制方向的非线性多智能体系统协同控制问题，并提出一类新的基于Nussbaum型函数的控制策略。若时变网络是准平衡的，则所提控制策略可实现具有未知控制方向的非线性多智能体系统的收敛。所提算法的一个重要特点是，该算法可采用经典的Nussbaum型函数解决控制方向未知且不等同问题。最后，提出一个仿真案例验证所提算法的有效性。

关键词组：时变网络；未知控制方向；Nussbaum型函数；准平衡条件

Leader-following synchronization of a multi-agent system with heterogeneous delays

Branislav Rehák, Volodymyr Lynnyk

DOI: 10.1631/FITEE.2000207 Downloaded: 2113 Clicked: 3752 Cited: 0 Commented: 0(p.97-106) <Full Text>

Chinese summary <35> 具有异构时延的多智能体系统的领导-跟随同步

Branislav REHáK，Volodymyr LYNNYK
捷克科学院信息理论与自动化所，捷克共和国布拉格，18200

摘要：提出一种由时滞线性智能体组成的多智能体系统的领导-跟随同步算法。各智能体中存在的不同时滞会导致不收敛于零的同步误差。但是，可限制误差范数并给出误差边界。利用线性矩阵不等式对主要结果进行验证，且该问题的规模与智能体数量无关。通过案例对结果进行说明，强调稳定误差是由异构延迟引起的事实，并验证该算法在一定误差范围内有实现同步的能力。

关键词组：多智能体系统；时滞；线性矩阵不等式

Containment control for heterogeneous nonlinear multi-agent systems under distributed event-triggered schemes

Ya-ni Sun, Wen-cheng Zou, Jian Guo, Zheng-rong Xiang

DOI: 10.1631/FITEE.2000034 Downloaded: 2825 Clicked: 4384 Cited: 0 Commented: 0(p.107-119) <Full Text> <PPT> 1419

Chinese summary <32> 基于分布式事件触发策略的异构非线性多智能体系统包含控制

孙雅妮，邹文成，郭健，向峥嵘
南京理工大学自动化学院，中国南京市，210094

摘要：研究分布式事件触发策略下高阶异构非线性多智能体系统包含控制问题。为实现包含控制目标并减少智能体间的通讯损耗，采用反推控制法、李雅普诺夫函数分析法和神经网络，提出一种分布式事件触发控制策略。为避免对状态误差的连续监测，将事件触发情形的结论推广到自触发控制情形。所提控制协议和触发规则确保每个智能体的输出能在一定误差范围内收敛到有多个领导者信号组成的凸包中。此外，所有智能体都不会发生Zeno现象。最后，通过两个数值仿真案例证明所得结论的正确性。

关键词组：多智能体系统；分布式事件触发控制；包含控制；异构非线性系统；Zeno现象

Consensus of multi-agent systems with dynamic join characteristics under impulsive control

Xiang Hu, Zufan Zhang, Chuandong Li

DOI: 10.1631/FITEE.2000062 Downloaded: 2740 Clicked: 4892 Cited: 0 Commented: 0(p.120-133) <Full Text> <PPT> 1365

Chinese summary <29> 脉冲控制下具有动态加入特性的多智能体系统一致性

胡翔¹，张祖凡¹，李传东²
¹重庆邮电大学通信与信息工程学院，中国重庆市，400065
²西南大学电子与信息工程学院，重庆市非线性电路与智能信息处理重点实验室，中国重庆市，400715

摘要：研究在原有多智能体系统中动态加入一些新智能体组后如何实现整个多智能体系统的状态一致性。分析在当前常见的不同网络拓扑形式下动态加入智能体组的可行性，并从理论上获得4种可行方案，其中一种方案在实际工业生产中是最佳的。然后，针对最佳方案进行多智能体系统的动力学建模。采用脉冲控制理论和李雅普诺夫稳定性理论，分析具有动态加入特性的多智能体系统实现状态一致的条件。最后，提供一个数值例子验证本文理论的实用性和有效性。

关键词组：多智能体系统；网络拓扑；脉冲输入；动态加入特性；状态一致性

Finite-time formation control for first-order multi-agent systems with region constraints

Zhengquan Yang, Xiaofang Pan, Qing Zhang, Zengqiang Chen

DOI: 10.1631/FITEE.2000177 Downloaded: 2735 Clicked: 4613 Cited: 0 Commented: 0(p.134-140) <Full Text> <PPT> 1325

Chinese summary <32> 具有区域约束的一阶多智能体系统的有限时间编队控制

杨正全¹，潘小芳¹，张青¹，陈增强²
¹中国民航大学理学院，中国天津市，300300
²南开大学人工智能学院，中国天津市，300350

摘要：研究具有区域约束的多智能体系统的有限时间编队控制问题。多智能体具有一阶动力学和一个共同目标区域。提出一种利用局部信息和交互作用的控制算法。如果通信图是无向连通的以及所设计框架是刚性的，证明该控制器可用于解决具有目标区域的编队问题。该控制算法可控制所有智能体在有限时间内进入所需区域，同时达到并保持所需队形。最后，给出一个数值例子说明算法的有效性。

关键词组：有限时间编队；多智能体系统；渐进收敛；约束集；李雅普诺夫定理