本文關(guān)鍵詞：面向有向網(wǎng)絡(luò)的最大結(jié)構(gòu)控制研究

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【摘要】：近年來(lái),對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)成為理論和工程技術(shù)領(lǐng)域研究中的一個(gè)重要方向,通過(guò)對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究,可以更深刻的了解已存在的自然和生物系統(tǒng)中所隱藏的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),揭示網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間的相互作用機(jī)理,實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的有效控制。而由于節(jié)點(diǎn)之間相互錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系,當(dāng)其中的部分節(jié)點(diǎn)受到外部擾動(dòng)或?qū)ζ漭斎肟刂菩盘?hào)時(shí),就可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)的傳遞過(guò)程產(chǎn)生很大的影響。因此,分析網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)性質(zhì)并恰當(dāng)?shù)倪x取驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)的集合來(lái)控制系統(tǒng)達(dá)到完全能控或最大能控具有重要的理論與實(shí)際意義。本文的主要內(nèi)容分為兩個(gè)部分:(1)從線性定常系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能控性角度出發(fā),將系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能控性與圖論中的有向圖相聯(lián)系,利用二分圖的最大匹配算法來(lái)進(jìn)行最小驅(qū)動(dòng)集的識(shí)別,并由此設(shè)計(jì)了最小驅(qū)動(dòng)集的識(shí)別算法,從而得到在復(fù)雜的有向網(wǎng)絡(luò)中能夠利用最少的輸入信號(hào)來(lái)控制整個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的方法。并將其應(yīng)用在簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)以及真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中,通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)最小驅(qū)動(dòng)集及節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并得出最小驅(qū)動(dòng)集在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的意義。(2)由于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)所存在的大量節(jié)點(diǎn)當(dāng)中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制的進(jìn)程中所發(fā)揮的作用不同,因此,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的控制中心性的計(jì)算和評(píng)價(jià)成為對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實(shí)施有效控制的核心要素之一。文中將介紹節(jié)點(diǎn)的控制中心性的概念以及利用線性規(guī)劃算法來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的控制中心性的方法。針對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大,實(shí)際控制中輸入信號(hào)的數(shù)量和種類有限的問(wèn)題,本文提出了一種基于模擬退火算法的最優(yōu)群控制勢(shì)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)當(dāng)給定外部輸入信號(hào)的數(shù)目時(shí),能夠選取最恰當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)組合對(duì)該系統(tǒng)施加最有效的控制,使達(dá)到對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大能控性,并將該算法與一般群控制勢(shì)算法進(jìn)行比較,結(jié)果表明該算法準(zhǔn)確度較高且所得到的群控制勢(shì)更大,說(shuō)明在輸入信號(hào)確定的條件下用該算法選取的節(jié)點(diǎn)組合可以獲得對(duì)系統(tǒng)最有效的控制。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)構(gòu)控制 最大匹配 最小驅(qū)動(dòng)集 節(jié)點(diǎn)中心性 模擬退火算法 群控制勢(shì)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O157.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題來(lái)源及背景9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-16
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 文章的結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 結(jié)構(gòu)控制與最小驅(qū)動(dòng)集的識(shí)別18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)能控性18-22
• 2.2.1 線性定常系統(tǒng)的能控性19-20
• 2.2.2 結(jié)構(gòu)可控的定義20-22
• 2.3 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)控制與系統(tǒng)有向圖的關(guān)系22-28
• 2.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能控性與有向圖的基本定義22-23
• 2.3.2 系統(tǒng)有向圖的構(gòu)建23-27
• 2.3.3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能控性與仙人掌圖形的關(guān)系27-28
• 2.4 基于二分圖的最大匹配的最小驅(qū)動(dòng)集的識(shí)別28-34
• 2.4.1 圖G(A, B)的最大匹配及最小輸入理論28-30
• 2.4.2 控制系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)以及邊的分類30-32
• 2.4.3 二分圖的最大匹配算法32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 最小驅(qū)動(dòng)集識(shí)別算法在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用35-44
• 3.1 引言35
• 3.2 數(shù)據(jù)和方法35-43
• 3.2.1 真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的介紹35-36
• 3.2.2 基于最大匹配算法的最小驅(qū)動(dòng)集的識(shí)別算法36-38
• 3.2.3 算法在簡(jiǎn)單算例中的應(yīng)用38-40
• 3.2.4 算法在P2P網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用40-42
• 3.2.5 算法在博客網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用42-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第4章 最優(yōu)群控制勢(shì)算法44-61
• 4.1 引言44
• 4.2 模擬退火優(yōu)化方法44-47
• 4.2.1 模擬退火方法的概念及性質(zhì)44-47
• 4.2.2 模擬退火算法的偽代碼47
• 4.3 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)群控制勢(shì)算法47-56
• 4.3.1 節(jié)點(diǎn)的控制中心性47-54
• 4.3.2 最優(yōu)群控制勢(shì)54-56
• 4.4 最優(yōu)群控制勢(shì)算法的應(yīng)用56-60
• 4.4.1 算法流程圖56-57
• 4.4.2 在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用57-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66

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本文編號(hào)：805985