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導(dǎo)讀：
2024年9月25日，第二屆中國自動化學(xué)會博士學(xué)術(shù)交流會在哈爾濱國際會議中心開幕，會議由中國自動化學(xué)會和哈爾濱工程大學(xué)主辦，來自國內(nèi)外科研院所、高校的自動化領(lǐng)域知名專家學(xué)者及哈爾濱工程大學(xué)師生共計(jì)800余人參加。大會以“交叉融合，智控未來”為主題，旨在促進(jìn)青年學(xué)者在自動化與人工智能等學(xué)科領(lǐng)域的交流與合作，激勵廣大青年學(xué)生潛心科學(xué)研究，產(chǎn)出高水平學(xué)術(shù)成果。段廣仁院士受邀在2024中國自動化學(xué)會博士學(xué)術(shù)交流會中作題為“全驅(qū)系統(tǒng)控制理論——誕生背景、發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)展”的大會報(bào)告。
今天控制工程界的繁榮不代表控制理論正在蓬勃發(fā)展，因?yàn)樵缙谔岢龅囊恍├碚摲椒ǎ鏟ID調(diào)節(jié)、線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法等，還有很大的應(yīng)用空間。但只靠已有的這些理論方法顯然無法滿足日益復(fù)雜的控制工程發(fā)展需求。
今天的控制理論境況究竟如何呢？眾多的事實(shí)說明，經(jīng)過百年的輝煌今天的控制理論體系已經(jīng)光輝不在，已經(jīng)陷入了困境：“從1990年中期開始，關(guān)于多變量非線性系統(tǒng)反饋設(shè)計(jì)問題的研究就幾乎出現(xiàn)了完全的停滯”；“控制已死，要重生就要等待類似于耶穌使拉薩路復(fù)活的那種奇跡發(fā)生?！?/span>
重生的機(jī)會何在？——“不會來自對現(xiàn)有成熟理論的拓展！” 控制理論走出困境需要建立一個全新的理論體系。本報(bào)告從全驅(qū)系統(tǒng)方法的誕生背景、優(yōu)越性和研究現(xiàn)狀出發(fā)，介紹了全驅(qū)系統(tǒng)模型對原始系統(tǒng)的作用機(jī)理，并對全驅(qū)系統(tǒng)理論的學(xué)術(shù)成果及實(shí)際性應(yīng)用展開了具體的介紹。
一、引言
全驅(qū)系統(tǒng)控制理論體系的突破，徹底克服了傳統(tǒng)狀態(tài)空間方法在面對復(fù)雜非線性、時變性、時值特性以及非完整性等方面的種種局限，成功解決了許多復(fù)雜系統(tǒng)中的魯棒鎮(zhèn)定問題。這一突破不僅標(biāo)志著控制理論領(lǐng)域的一個重大進(jìn)步，特別是在高維、非線性系統(tǒng)的處理上，展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。具體來說，這種新興的控制理論體系使得魯棒自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制、預(yù)測控制、跟蹤控制、抗干擾控制以及離散時間系統(tǒng)控制等多種復(fù)雜控制問題得到了系統(tǒng)化的解決，引起了學(xué)術(shù)界、工程界廣泛的關(guān)注與討論。
全驅(qū)系統(tǒng)方法被譽(yù)為控制學(xué)科中最具建設(shè)性與原創(chuàng)性的成果之一，它提出的全新理論框架不僅為許多研究者提供了深刻的思考和探索方向，而且也激發(fā)了大量相關(guān)領(lǐng)域?qū)W術(shù)論文的發(fā)表和討論。在這一過程中，十篇開創(chuàng)性系列論文不僅為高階全驅(qū)系統(tǒng)理論的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且推動了該理論在實(shí)踐中的進(jìn)一步發(fā)展。這些研究成果在理論深度和應(yīng)用廣度上都具有極高的重要性，因此迅速吸引了學(xué)術(shù)界和工程界的高度關(guān)注。
高階全驅(qū)系統(tǒng)的成功應(yīng)用，既解決了多個復(fù)雜的控制問題，也展現(xiàn)了其在不同領(lǐng)域中的巨大應(yīng)用潛力。這些先驅(qū)性的研究成果不僅推動了全驅(qū)系統(tǒng)理論在控制學(xué)科中的進(jìn)一步發(fā)展，也深化了我們對控制系統(tǒng)復(fù)雜性與不確定性問題的理解。隨著這些研究的不斷推進(jìn)，全驅(qū)系統(tǒng)理論的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，涉及到的學(xué)科領(lǐng)域也越來越廣泛。這些理論的傳播與應(yīng)用，必將進(jìn)一步促進(jìn)對控制理論與工程技術(shù)的深刻認(rèn)知，從而為未來的科技創(chuàng)新與跨學(xué)科發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
全驅(qū)系統(tǒng)的成功應(yīng)用及其在各個領(lǐng)域中的不斷發(fā)展，不僅為現(xiàn)代控制學(xué)科的發(fā)展提供了全新的視角，而且也為未來科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新提供了重要的理論依據(jù)?？梢灶A(yù)見，隨著全驅(qū)系統(tǒng)控制理論的不斷完善與深化，它將對整個控制學(xué)科乃至其他相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，推動控制理論與技術(shù)向更高水平發(fā)展。
二、全驅(qū)系統(tǒng)的定義與應(yīng)用現(xiàn)狀
全驅(qū)系統(tǒng)并不是一個新興的術(shù)語，事實(shí)上，這個概念已經(jīng)存在了相當(dāng)長的時間，并且在機(jī)械系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過程中被廣泛應(yīng)用。無論是在工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)器人技術(shù)，還是在自動化控制領(lǐng)域，全驅(qū)系統(tǒng)的概念和應(yīng)用都占據(jù)了重要地位。
從宏觀上看，機(jī)械系統(tǒng)通?？梢詣澐譃閮纱箢悾喝?qū)系統(tǒng)和欠驅(qū)系統(tǒng)。這兩類系統(tǒng)的劃分標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)系統(tǒng)的自由度數(shù)量與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)目。簡單來說，系統(tǒng)的自由度數(shù)量指的是系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)動的方式或方向，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是用來產(chǎn)生控制力的部分。區(qū)分這兩類系統(tǒng)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)就在于，系統(tǒng)的自由度數(shù)量與控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量是否匹配。如果系統(tǒng)的自由度數(shù)量與控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量完全相同，那么該系統(tǒng)就被歸類為全驅(qū)系統(tǒng)。
全驅(qū)系統(tǒng)的一個顯著特點(diǎn)是，它能夠通過精確的控制設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)每個自由度都能夠被單獨(dú)控制。顯而易見，全驅(qū)系統(tǒng)具有與其控制設(shè)計(jì)緊密相關(guān)的獨(dú)特優(yōu)勢。因?yàn)樵谶@種情況下，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對簡單且直接，能夠更加高效地對系統(tǒng)的每個部分進(jìn)行精確的控制。通過合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常能夠有效地轉(zhuǎn)化為線性定常系統(tǒng)，這使得全驅(qū)系統(tǒng)的控制在理論和實(shí)踐中都具有較高的可操作性、穩(wěn)定性和可預(yù)測性。
然而，現(xiàn)實(shí)情況往往并非如此簡單，許多機(jī)械系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中并不能明確劃分為全驅(qū)系統(tǒng)或欠驅(qū)系統(tǒng)。在處理那些自由度與執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)量不完全匹配的復(fù)雜非線性系統(tǒng)時，控制設(shè)計(jì)問題變得尤為棘手。這些復(fù)雜系統(tǒng)通常具有多樣化和難以預(yù)測的動力學(xué)行為，且這些行為往往不是線性、定常的，因此難以簡單地通過常規(guī)的控制方法來進(jìn)行有效管理。
如何在此類系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)有效的控制設(shè)計(jì)，仍然是控制理論中的一個核心挑戰(zhàn)，尤其是在面對那些高度非線性、時變性或信息不完全的系統(tǒng)時，傳統(tǒng)的全驅(qū)系統(tǒng)控制方法可能難以直接應(yīng)用，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)失控或性能下降。此外，全驅(qū)系統(tǒng)本身在實(shí)際工程應(yīng)用中相對稀少，這是因?yàn)槠湟笙到y(tǒng)的自由度和執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)量恰好匹配，而這一點(diǎn)在許多復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)中往往難以實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)實(shí)中，許多系統(tǒng)的設(shè)計(jì)往往會受到物理、經(jīng)濟(jì)等多方面的限制，導(dǎo)致無法滿足全驅(qū)系統(tǒng)的嚴(yán)格要求。全驅(qū)系統(tǒng)的“全驅(qū)”特性本質(zhì)上是一種物理上的固有屬性，通常是難以通過單純的物理手段加以改變的。換句話說，這種特性不是系統(tǒng)可以隨意調(diào)整的參數(shù)，而是設(shè)計(jì)過程中必須考慮的基本條件。
然而，從數(shù)學(xué)的角度來看，是否可以通過改進(jìn)現(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型和控制理論，創(chuàng)造出更多的全驅(qū)系統(tǒng)或使現(xiàn)有系統(tǒng)具備類似全驅(qū)系統(tǒng)的特性，成為了一個值得深入探討的重要問題。通過優(yōu)化和完善數(shù)學(xué)模型、引入更為先進(jìn)的控制理論與算法，人們有可能在更廣泛的復(fù)雜系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)類似全驅(qū)系統(tǒng)的控制效果，從而推動全驅(qū)系統(tǒng)在更大范圍的應(yīng)用和推廣。例如，通過引入自適應(yīng)控制、魯棒控制或智能控制等先進(jìn)方法，有望在一些高維復(fù)雜系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定的控制表現(xiàn)。
因此，如何在理論和數(shù)學(xué)框架上進(jìn)一步擴(kuò)展全驅(qū)系統(tǒng)的定義和應(yīng)用，成為了當(dāng)前控制理論研究中的一個重要方向。這一研究不僅能夠?yàn)榻鉀Q更廣泛的控制問題提供潛在的突破口，而且還可能為未來的工程應(yīng)用帶來革命性的改變，尤其是在機(jī)器人、自動化生產(chǎn)、航天航空等高科技領(lǐng)域，如何有效地管理復(fù)雜系統(tǒng)的自由度，依然是技術(shù)進(jìn)步中的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
人們所熟知的狀態(tài)空間的方法最早由歐拉應(yīng)用于求解微分方程系統(tǒng)的響應(yīng)問題，最初是為了描述和解決系統(tǒng)中狀態(tài)的變化與演化。歐拉通過這一方法，成功地將復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為可以求解的數(shù)學(xué)形式，為后來的控制理論奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)入19世紀(jì)，1892年，野格沃夫進(jìn)一步發(fā)展了這一方法，針對當(dāng)時的狀態(tài)問題提出了解決方案，揭示了“狀態(tài)的無知本性質(zhì)”這一關(guān)鍵概念，為狀態(tài)空間方法的廣泛應(yīng)用提供了理論支持。隨著時間的推移，狀態(tài)空間方法逐漸被引入到控制理論中，成為分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要工具。
然而，盡管狀態(tài)空間方法在許多線性系統(tǒng)的控制中表現(xiàn)出色，但當(dāng)它應(yīng)用于非線性系統(tǒng)時，往往顯得不夠靈活和高效，因?yàn)闋顟B(tài)空間方法在面對非線性特性時會遇到不少計(jì)算和理論上的困難，處理起來并不方便。與此不同，全驅(qū)系統(tǒng)方法正是因?yàn)槠涮貏e強(qiáng)調(diào)狀態(tài)和控制變量的關(guān)系，具有顯著的優(yōu)勢。它不僅關(guān)注系統(tǒng)的狀態(tài)，還能夠直接與控制變量進(jìn)行交互，并在這些模型中實(shí)現(xiàn)控制變量的解耦。通過這一方法，研究者可以直接從模型中提取和調(diào)整控制變量，從而簡化控制問題的求解過程。因此，全驅(qū)系統(tǒng)方法特別適合處理非線性系統(tǒng)的控制問題，能夠有效克服傳統(tǒng)狀態(tài)空間方法在非線性環(huán)境下的局限性，為非線性控制提供了一種更加高效和直觀的解決方案。
三、廣義全驅(qū)系統(tǒng)的理論擴(kuò)展
全驅(qū)系統(tǒng)方法理論的核心思想在于將原本較為簡化的全驅(qū)系統(tǒng)模型進(jìn)行擴(kuò)展和推廣，使其能夠適應(yīng)更加復(fù)雜且具有非線性特征的系統(tǒng)。從數(shù)學(xué)的角度來看，這種擴(kuò)展不僅僅是對原有模型的簡單修改或變換，更是對全驅(qū)系統(tǒng)在理論上的深入理解和廣泛應(yīng)用的一次重大提升。通過這種擴(kuò)展，全驅(qū)系統(tǒng)的適用范圍得到了顯著拓展，使其能夠應(yīng)對更加復(fù)雜的實(shí)際問題和多變的應(yīng)用場景。因此，這一擴(kuò)展的理論可以被稱作廣義全驅(qū)系統(tǒng)，它不僅突破了傳統(tǒng)模型的限制，還為新的理論發(fā)展提供了可能。
全驅(qū)系統(tǒng)的形式多種多樣，具體可以劃分為不同的類型，其中既包括仿射形式的全驅(qū)系統(tǒng)，也包括非仿射形式的系統(tǒng)。仿射形式的全驅(qū)系統(tǒng)具有一些鮮明且顯著的特點(diǎn)，最為突出的是它們在結(jié)構(gòu)上具有較高的統(tǒng)一性和一致性。這種統(tǒng)一性體現(xiàn)在，每個系統(tǒng)中的點(diǎn)在其整個框架內(nèi)所承擔(dān)的角色和所發(fā)揮的作用是相對相同的，彼此之間并無顯著差異。在仿射系統(tǒng)中，各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程是線性且可以通過精確的數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行預(yù)測的，因此在某些特定應(yīng)用中，它們能夠提供非?？煽亢涂煽氐南到y(tǒng)行為。這也是仿射全驅(qū)系統(tǒng)的核心特性之一，保證了系統(tǒng)在動態(tài)變化過程中能夠保持一定的規(guī)律性。
除了仿射形式，全驅(qū)系統(tǒng)還可以細(xì)分為單階系統(tǒng)和多階系統(tǒng)。在這兩種不同的系統(tǒng)形式中，它們在理論分析和實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出明顯的差異。單階系統(tǒng)通常較為簡單，因?yàn)樗鼈兊目刂撇呗院蛿?shù)學(xué)建模相對直觀，可以通過傳統(tǒng)的常規(guī)方法直接進(jìn)行分析、建模和求解。這樣的系統(tǒng)在處理較為簡單的控制任務(wù)時具有優(yōu)勢，可以快速實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。
然而，對于更為復(fù)雜的多階系統(tǒng)來說，其結(jié)構(gòu)涉及到多個動態(tài)層次，因此在控制設(shè)計(jì)和系統(tǒng)優(yōu)化中往往需要更加復(fù)雜的算法和方法來應(yīng)對。這種復(fù)雜性使得多階系統(tǒng)的控制算法通常需要較高的數(shù)學(xué)技術(shù)和計(jì)算能力，才能有效地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性和性能優(yōu)化。理解這些不同類型的全驅(qū)系統(tǒng)之間的差異，對于在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行系統(tǒng)建模、分析以及優(yōu)化控制具有重要的理論意義。特別是在涉及多層次、多維度的實(shí)際問題時，如何根據(jù)系統(tǒng)的具體復(fù)雜性選擇和設(shè)計(jì)合適的控制策略，已成為理論研究和工程實(shí)踐中的一個重要課題。
當(dāng)需要為一個具體的系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型時，首先要依賴于物理定律。物理定律不僅是自然界普遍適用的規(guī)律，同時也為系統(tǒng)建模提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)框架。通過這些物理定律，工程師和研究人員能夠從系統(tǒng)的基本物理特性出發(fā)，逐步推導(dǎo)出描述系統(tǒng)行為的微分方程、差分方程，或者是介于兩者之間的混合型方程。這些方程通常能夠準(zhǔn)確地表達(dá)系統(tǒng)的動態(tài)特性，并且是系統(tǒng)建模過程中最初始、最基本的數(shù)學(xué)模型。傳統(tǒng)的方法通常是從原始的物理模型出發(fā)，結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)和理論分析，推導(dǎo)出系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。這個過程通常會通過數(shù)學(xué)手段將系統(tǒng)的物理行為轉(zhuǎn)換為一個高維度的狀態(tài)空間模型，在該模型中，系統(tǒng)的動態(tài)特性通過狀態(tài)變量加以描述，并為后續(xù)的分析和設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)和工具。
然而，在這一過程中，許多人在建立模型時往往忽視了一種另外的思路，那就是通過消元轉(zhuǎn)化的方法對系統(tǒng)進(jìn)行等價(jià)變換。這一思路可以作為一種非常有效的建模和分析策略，通過對原始系統(tǒng)的等價(jià)變換，不僅能夠簡化復(fù)雜的系統(tǒng)模型，還能夠在一定程度上去除系統(tǒng)中的非線性特性，使得系統(tǒng)模型變得更加易于處理。通過這種變換，可以將原本復(fù)雜、非線性的系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)化為更為簡潔、清晰的全驅(qū)系統(tǒng)形式。全驅(qū)系統(tǒng)是一類線性系統(tǒng)，其動態(tài)行為通常更加穩(wěn)定且容易預(yù)測。
因此，這種變換不僅具有深刻的理論意義，幫助我們更好地理解系統(tǒng)的內(nèi)部機(jī)制，而且在實(shí)際操作中也具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。因?yàn)橥ㄟ^這一等價(jià)變換，系統(tǒng)的控制問題變得更加簡潔，避免了直接處理復(fù)雜非線性問題時可能遇到的種種挑戰(zhàn)。特別是在實(shí)際的工程應(yīng)用中，面對復(fù)雜的多變量、高維度的系統(tǒng)，采用這一方法能夠極大地提高設(shè)計(jì)的可操作性和實(shí)用性?？刂圃O(shè)計(jì)人員可以在更簡潔的模型基礎(chǔ)上，采用經(jīng)典的控制理論和現(xiàn)代控制方法，如PID控制、最優(yōu)控制等，來設(shè)計(jì)適合該系統(tǒng)的控制器。而且，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性已經(jīng)大大降低，這使得控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和性能評估變得更加容易。
此外，在等價(jià)變換的過程中，通過同胚變換可以將原始系統(tǒng)的復(fù)雜性和非線性特征轉(zhuǎn)化為一種可以有效處理的全驅(qū)系統(tǒng)形式。這種轉(zhuǎn)化為后續(xù)的控制設(shè)計(jì)提供了更為簡潔和直觀的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，使得分析和優(yōu)化過程更加高效。通過這種變換，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架得到了簡化，研究人員和工程師可以更清晰地理解系統(tǒng)的動態(tài)行為，進(jìn)而開發(fā)出更加精準(zhǔn)和可靠的控制算法。更重要的是，采用這種方法不僅能夠有效提高控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率，還能夠增強(qiáng)控制系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性，特別是在面對外部干擾或者系統(tǒng)不確定性時，能夠提供更加穩(wěn)健的控制性能。
因此，這一過程在實(shí)際應(yīng)用中扮演著至關(guān)重要的角色。尤其是在處理復(fù)雜、高維度的非線性系統(tǒng)時，通過等價(jià)變換可以顯著簡化設(shè)計(jì)流程，幫助設(shè)計(jì)人員更好地理解系統(tǒng)的本質(zhì)特征，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。同時，這一方法不僅僅局限于理論分析，它在工程實(shí)踐中也有著廣泛的應(yīng)用前景，能夠有效地提升系統(tǒng)性能，使得控制系統(tǒng)在實(shí)際操作中更加高效、穩(wěn)定。
四、全驅(qū)系統(tǒng)方法的發(fā)展現(xiàn)狀
2020年，世界上第一篇關(guān)于全驅(qū)系統(tǒng)方法的論文發(fā)表在《自動化學(xué)報(bào)》上，這篇論文是一個系列的開端，整個系列共包括三篇論文。這項(xiàng)創(chuàng)新研究不僅在國內(nèi)引起了廣泛關(guān)注，而且國際上也取得了顯著進(jìn)展——國際上第一篇關(guān)于全驅(qū)系統(tǒng)方法的論文于同年在《國際系統(tǒng)科學(xué)雜志》上發(fā)表，該系列論文總數(shù)達(dá)到10篇之多，涵蓋了全驅(qū)系統(tǒng)方法在多種應(yīng)用場景下的拓展與實(shí)現(xiàn)。截止到目前，基礎(chǔ)科學(xué)中心的項(xiàng)目組已經(jīng)在SCI期刊上發(fā)表了234篇高水平論文，其中包括《Automatica》期刊上發(fā)表的8篇、《SCIENCE CHINA Information Sciences》上的14篇、《自動化學(xué)報(bào)》英文版上的3篇，此外，還在IEEE匯刊上發(fā)表了61篇論文。該領(lǐng)域的第一個成果無疑是最具說服力的——即線性系統(tǒng)狀態(tài)空間的能控充要條件被證明可以轉(zhuǎn)化為一個高階全驅(qū)系統(tǒng)的形式，這一發(fā)現(xiàn)為全驅(qū)系統(tǒng)理論的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
非線性系統(tǒng)領(lǐng)域也是一樣，目前我國在非線性系統(tǒng)領(lǐng)域的成果屈指可數(shù)，除了最為基礎(chǔ)的Lyapunov方法之外，嚴(yán)格反饋系統(tǒng)的研究成為了非線性控制領(lǐng)域中的一個關(guān)鍵主題。無論是自適應(yīng)控制、滑模控制等先進(jìn)方法的研究，還是其他與嚴(yán)格反饋系統(tǒng)相關(guān)的課題，幾乎所有的相關(guān)研究都集中于如何通過全驅(qū)系統(tǒng)的方法來解決這些問題。目前，許多傳統(tǒng)的非線性系統(tǒng)理論中的重要結(jié)果，特別是那些涉及到能控性、穩(wěn)定性等核心問題的研究成果，都已經(jīng)被全驅(qū)系統(tǒng)所泛化和覆蓋。這不僅表明全驅(qū)系統(tǒng)方法在非線性系統(tǒng)理論中的重要性，也證明了它作為一種新的控制方法對現(xiàn)有理論的深刻影響和巨大貢獻(xiàn)。
五、全驅(qū)系統(tǒng)方法的展望
在短短四年的時間里，全驅(qū)系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從弱到強(qiáng)的全過程，走過了一個快速成長的軌跡。它在國內(nèi)外研究者的共同努力和推動下，得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。全驅(qū)系統(tǒng)的誕生并非是通常所理解的某個單一的成果，也不僅僅是某篇論文的簡單結(jié)論。它是一個完整的、系統(tǒng)性的理論框架，是一個具有深刻內(nèi)涵和廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)體系，與狀態(tài)空間方法一樣，屬于一個獨(dú)立的整體體系，而不僅僅是某個具體的結(jié)構(gòu)或子模塊。自2021年首次提出以來，全驅(qū)系統(tǒng)的發(fā)展超出了許多人最初的預(yù)期。分析其原因，首先可以歸結(jié)于狀態(tài)空間方法在某些領(lǐng)域的研究遇到了瓶頸，迫切需要一種新的方法來突破現(xiàn)有的局限；另一方面，全驅(qū)系統(tǒng)方法本身具備諸多優(yōu)勢，能夠有效克服傳統(tǒng)方法的不足，提供更為精準(zhǔn)和高效的解決方案，因此在各個領(lǐng)域得到了迅速的推廣和應(yīng)用。
最近，全驅(qū)系統(tǒng)控制理論項(xiàng)目榮幸地入選了2023年高等學(xué)校十大科技進(jìn)步獎，這一殊榮不僅標(biāo)志著該領(lǐng)域在科研和應(yīng)用方面的巨大突破，也彰顯了其在技術(shù)創(chuàng)新和理論發(fā)展的重要地位。劉國平教授將全驅(qū)系統(tǒng)模型成功應(yīng)用于預(yù)測控制領(lǐng)域，憑借深入的研究和創(chuàng)新性的工作，取得了一系列顯著的成果。至今，劉教授已經(jīng)發(fā)表了30多篇相關(guān)學(xué)術(shù)論文，涵蓋了預(yù)測控制的多個關(guān)鍵問題，極大地推動了這一領(lǐng)域的進(jìn)展。與此同時，周東華教授與姜斌教授也在全驅(qū)系統(tǒng)方法的應(yīng)用方面作出了杰出貢獻(xiàn)，特別是在故障診斷問題的處理上取得了豐碩的成果。兩位教授通過深刻的理論分析與實(shí)踐探索，推動了全驅(qū)系統(tǒng)在故障診斷領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，相關(guān)研究成果已在包括《Automatica》在內(nèi)的多個國際頂級期刊上發(fā)表，得到了廣泛的學(xué)術(shù)認(rèn)可和高度評價(jià)。
*本文根據(jù)作者所作報(bào)告速記整理而成
