同步現(xiàn)象是復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)最重要的集體行為。網(wǎng)絡(luò)同步性能的分析和同步控制是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的兩個(gè)重要方面。如何建立數(shù)學(xué)模型解釋自然界中的同步現(xiàn)象,如何設(shè)計(jì)同步機(jī)制并應(yīng)用于實(shí)際問題都是本領(lǐng)域具有重要意義的研究課題。Kuramoto模型是描述復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一種重要的數(shù)學(xué)模型,在物理學(xué)、生物學(xué)以及控制理論與工程應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用。Kuramoto模型作為一類耦合振子模型,可以有效地近似描述節(jié)點(diǎn)狀態(tài)存在耦合關(guān)系的非線性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性。早期針對Kuramoto模型的大部分研究工作僅考慮了網(wǎng)絡(luò)中振子全局耦合的情況,而實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的振子耦合關(guān)系更加復(fù)雜并且會(huì)受到突發(fā)干擾和變動(dòng)等各種因素的影響,使得振子不能滿足全局耦合的條件,進(jìn)而導(dǎo)致同步動(dòng)態(tài)的惡化。針對這類問題,近年來研究人員通過引入分層的分布式控制方法驅(qū)動(dòng)局部耦合的Kuramoto模型達(dá)到同步,得到了良好的同步動(dòng)態(tài)效果,但是目前多數(shù)的研究成果僅能夠獲得漸近同步、指數(shù)同步以及有限時(shí)間同步的結(jié)果�；谶@些方法同步調(diào)節(jié)速率都受到振子初始狀態(tài)的影響,而實(shí)際中使用Kuramoto模型描述的許多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)難以獲取振子節(jié)點(diǎn)的初始狀態(tài)。另外,實(shí)現(xiàn)分布式的同步控制方法需... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１自然界中典型的同步現(xiàn)象??有簡潔的微分方程形式，可以被認(rèn)為是研究網(wǎng)絡(luò)同步問題時(shí)最常見的可解模??ｕｒｍ

?事件驅(qū)動(dòng)控制下Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型固定時(shí)間同步研究???（ａ）核磁ｊｔ？振?（ｂ）發(fā)電機(jī)組??―，■畫??＜ｃ）人體生物節(jié)律?（ｄ）無線網(wǎng)絡(luò)??圖１－２同步現(xiàn)象在人類社會(huì)中的典型應(yīng)用??力網(wǎng)絡(luò)的暫態(tài)穩(wěn)定性分析時(shí)，基于Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型的電網(wǎng)模型可以有利于理??解電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的平穩(wěn)特性［｜８］。Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型的特性可以幫助我們學(xué)習(xí)電??力系統(tǒng)的物理特性和提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，促進(jìn)電力系統(tǒng)在受到干擾??之后能夠快速響應(yīng)并恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，以避免系統(tǒng)發(fā)生振蕩甚至產(chǎn)生大規(guī)模停電??事故�？傊�，Ｋｕｒａｍｏｔｏ振子模型可以近似解釋很多常見工程中的網(wǎng)絡(luò)化系??統(tǒng)應(yīng)用場景，因此本論文的研究工作考慮借助于網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)為基本思??想，設(shè)計(jì)分布式節(jié)點(diǎn)控制器完成整個(gè)振子網(wǎng)絡(luò)的同步。因此通過Ｋｕｒａｍｏｔｏ??模型從控制理論的角度分析其動(dòng)力學(xué)行為及快速恢復(fù)穩(wěn)態(tài)進(jìn)行研究，也具有??很大的現(xiàn)實(shí)意義。??１．１．２復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上耦合振子同步控制的研究熱點(diǎn)??目前對Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型的研究主流上的兩個(gè)方向包括：從非線性微分方??程理論入手和從代數(shù)圖論入手。利用圖論中圖的性質(zhì)以深入理解整個(gè)非線性??微分方程系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是研究人員們常用的手段，也是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制中的??－４－??

，因?yàn)槠渲匾淖饔镁褪菧p少網(wǎng)絡(luò)之間??的通信資源消耗。作為耦合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中的代表之一，在對Ｋｕｒａｍｏｔｏ模??型振子網(wǎng)絡(luò)同步控制的研究中也會(huì)涉及所提到的通信資源受限問題。而目前??有關(guān)的文獻(xiàn)中，基于事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制的Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型同步控制的理論及實(shí)踐??研究甚少。因此在本論文的研究中，對于Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型耦合振子網(wǎng)絡(luò)的分??布式控制問題，引入事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制為工程應(yīng)用中降低通信成本是十分有必要??的。本論文中針對Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型同步控制所涉及的分布式事件觸發(fā)機(jī)制原??理如圖１－３。??的（４）．巧（４）｜事件觸發(fā)生成?Ｊ￣￣?￣??１器（普通觸發(fā)）?１?？工獅??采樣與通訊??．ｉ?—?振子節(jié)點(diǎn)ｉ?？?）?？?Ｉ、???耦合振子??：：?…＿?＊：?零階保持器??＞．．．??１?．、，：??Ｉ?—?振子節(jié)點(diǎn)／?：？＇＇??＊？？？？？＊?＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿?．．？＊??．．．．．?＊，?．？＊＊?????？？????圖１－３本文中所設(shè)計(jì)的耦合振子網(wǎng)絡(luò)事件觸發(fā)控制機(jī)制??事件驅(qū)動(dòng)控制實(shí)際上是實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)，并人為地設(shè)定控制信號的??更新條件。就是說控制是連續(xù)的，尤其是在連續(xù)系統(tǒng)中，僅僅是說傳感器采??樣，或者執(zhí)行控制器更新是不連續(xù)的。因此常常需要設(shè)定最小觸發(fā)間隔，以??避免Ｚｅｎｏ現(xiàn)象［１２８］，也就是要避免有限時(shí)間內(nèi)無限次觸發(fā)控制器更新。在現(xiàn)??有的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制相關(guān)文獻(xiàn)中，注意到事件觸發(fā)的狀態(tài)檢測在研??－１５－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]帶未知通信干擾和丟包補(bǔ)償?shù)亩鄠鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)化不確定系統(tǒng)的分布式融合濾波[J]. 祁波,孫書利.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2018(06)
[2]對次近鄰單向耦合振子的同步研究[J]. 施映,薛郁,郭言,章一才.  廣西科學(xué). 2017(04)
[3]一類耦合動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)性漸近同步與穩(wěn)定(英文)[J]. 程叢電,李振鵬,邱美玲.  沈陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(02)
[4]復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及其在國內(nèi)研究進(jìn)展的綜述[J]. 劉建香.  系統(tǒng)科學(xué)學(xué)報(bào). 2009(04)
[5]復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用研究概述[J]. 劉濤,陳忠,陳曉榮.  系統(tǒng)工程. 2005(06)
[6]復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究概述[J]. 周濤,柏文潔,汪秉宏,劉之景,嚴(yán)鋼.  物理. 2005(01)

博士論文
[1]幾類復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的同步與學(xué)習(xí)控制[D]. 郝修清.西安電子科技大學(xué) 2015



本文編號：3598525