本文關(guān)鍵詞：具有切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)同步化研究

  更多相關(guān)文章： 切換系統(tǒng) 復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò) 同步化 切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 切換律 平均駐留時(shí)間 非恒等節(jié)點(diǎn) 牽制控制

【摘要】：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今復(fù)雜系統(tǒng)或復(fù)雜性科學(xué)中最受關(guān)注和最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)前沿課題之一,有著廣泛的實(shí)際背景和理論研究意義。目前,關(guān)于復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)滲透到很多領(lǐng)域,如數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)科學(xué)等。在復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的研究中,同步問題作為復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要研究方向而受到人們的廣泛關(guān)注。在復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)同步化過程中,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)起著關(guān)鍵性的作用。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)具有切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為非恒等節(jié)點(diǎn)時(shí),復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為將會(huì)變得非常復(fù)雜,大量的同步化分析與同步化控制問題亟待解決。本論文利用切換控制理論與Lyapunov穩(wěn)定性理論,研究了一類具有切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)同步化問題,主要工作概括如下：(一)研究了任意給定駐留時(shí)間切換下的切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的指數(shù)同步。所研究的復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)具有如下特點(diǎn)：所有子網(wǎng)都是可達(dá)到同步化的情形；復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)具有切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)的外部耦合結(jié)構(gòu)矩陣是行和為零的非對稱矩陣情形,即：網(wǎng)絡(luò)可以是有向連接的：矩陣可同時(shí)相似上三角化,所有子網(wǎng)絡(luò)都可達(dá)到同步化時(shí)。針對上述系統(tǒng),通過構(gòu)造一個(gè)分段時(shí)變連續(xù)的Lyapunov函數(shù),提出了基于線性矩陣不等式的充分條件,從而保證切換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在給定駐留時(shí)間切換下的全局同步化。與現(xiàn)有結(jié)果相比,本文中的駐留時(shí)間是任意給定的,不需要計(jì)算得到,此外,本文構(gòu)造的多Lyapunov函數(shù),能夠使得相應(yīng)的Lyapunov函數(shù)值在切換點(diǎn)處是單調(diào)遞減的,從而避免求解在切換時(shí)刻相鄰兩個(gè)Lyapunov函數(shù)的增長率“μ”。(二)研究了基于駐留時(shí)間方法的具有一致節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)的切換復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)同步化問題。所研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：所有子網(wǎng)都是不可達(dá)到同步化的情形：復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)具有切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)的外部耦合結(jié)構(gòu)矩陣是行和為零的非對稱矩陣情形,即：網(wǎng)絡(luò)可以是有向連接的；矩陣可同時(shí)相似上三角化。針對上述系統(tǒng),利用駐留時(shí)間方法,設(shè)計(jì)合適的切換信號實(shí)現(xiàn)切換復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的同步化。本文所提的同步化條件條件可由Matlab中的LMI工具箱方便的求解。與現(xiàn)有文獻(xiàn)方法不同,本文所有子網(wǎng)絡(luò)均不能實(shí)現(xiàn)同步化的情形下,通過設(shè)計(jì)基于駐留時(shí)間的切換信號來同步化復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),該問題屬于同步化切換信號設(shè)計(jì)問題,即綜合問題。(三)研究了非恒等節(jié)點(diǎn)切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力系統(tǒng)同步化問題。所研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)有如下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)具有非恒等節(jié)點(diǎn)且所有孤立節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)不存在公共平衡解；網(wǎng)絡(luò)存在切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)外部耦合矩陣可以同時(shí)三角化。通過定義所有節(jié)點(diǎn)平均動(dòng)態(tài)作為同步化目標(biāo),在此基礎(chǔ)上建立了誤差動(dòng)態(tài)方程,進(jìn)而經(jīng)過相似變換以及坐標(biāo)變換簡化誤差系統(tǒng),當(dāng)所有子網(wǎng)絡(luò)都能達(dá)到同步化時(shí),利用共同Lyapunov函數(shù)法以及終值有界定理,給出任意切換下非恒等切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)有界同步化判據(jù)。當(dāng)所有子網(wǎng)絡(luò)都無法實(shí)現(xiàn)同步化時(shí),采用單Lyapunov函數(shù)法來設(shè)計(jì)合適的切換信號,實(shí)現(xiàn)在該切換信號下非恒等節(jié)點(diǎn)切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的有界同步化。(四)研究了切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的牽制同步化問題。主要研究了兩個(gè)基本問題,其中一個(gè)為任意切換下復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的牽制同步化控制問題,另一個(gè)為當(dāng)所有子網(wǎng)絡(luò)無法實(shí)現(xiàn)同步化時(shí),通過設(shè)計(jì)切換實(shí)現(xiàn)同步化。針對這兩個(gè)問題,分別采用共同Lyapunov函數(shù)法與單Lyapunov函數(shù)法,提出相應(yīng)的同步化標(biāo)準(zhǔn),給出切換規(guī)則的設(shè)計(jì)方法。所得的同步化判定條件比較簡單,對非切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同樣適用,可以看做對現(xiàn)有結(jié)果的進(jìn)一步擴(kuò)展。(五)研究了兩個(gè)切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)間的同步化問題。兩個(gè)切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)問的同步化問題屬于切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的外部同步化,其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò),另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為響應(yīng)網(wǎng)絡(luò),在響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)上增加控制器實(shí)現(xiàn)響應(yīng)系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的耦合。控制器設(shè)計(jì)為兩種形式假設(shè)每個(gè)單獨(dú)子網(wǎng)絡(luò)無法實(shí)現(xiàn)同步化時(shí),通過設(shè)計(jì)上述兩類控制器：一種控制器為分布控制器,另一種控制器為牽制控制器,并結(jié)合基于單Lyapunov函數(shù)法設(shè)計(jì)的切換律,建立兩個(gè)切換網(wǎng)絡(luò)同步化判定標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了整個(gè)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)切換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了同步化。與普通的反饋控制器相比,由于分布控制器不依賴于某個(gè)節(jié)點(diǎn),因此更能體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制的特點(diǎn),故具有較好的魯棒性與容錯(cuò)性,非常易于工程應(yīng)用。最后對全文所做的工作進(jìn)行了總結(jié),并指出了下一步研究的方向。
【關(guān)鍵詞】：切換系統(tǒng) 復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò) 同步化 切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 切換律 平均駐留時(shí)間 非恒等節(jié)點(diǎn) 牽制控制
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O157.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概述12-13
• 1.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的同步化概述13-17
• 1.3 切換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概述17-23
• 1.4 本文研究內(nèi)容23-26
• 第二章 在任意給定駐留時(shí)間切換下的切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的指數(shù)同步26-44
• 2.1 引言26-27
• 2.2 預(yù)備知識和問題描述27-30
• 2.3 指數(shù)同步化條件30-35
• 2.4 仿真35-42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 第三章 基于駐留時(shí)間方法的具有一致節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)的切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)同步化44-62
• 3.1 引言44
• 3.2 問題描述44-47
• 3.3 預(yù)備知識47-49
• 3.4 切換信號設(shè)計(jì)與同步化條件49-53
• 3.5 仿真53-60
• 3.6 本章小結(jié)60-62
• 第四章 非恒等節(jié)點(diǎn)切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力系統(tǒng)同步化62-84
• 4.1 引言62-63
• 4.2 預(yù)備知識與系統(tǒng)描述63-68
• 4.3 任意切換下的同步化條件68-71
• 4.4 設(shè)計(jì)切換下的同步化71-76
• 4.5 仿真76-83
• 4.5.1 任意切換下的同步化77-78
• 4.5.2 設(shè)計(jì)切換仿真78-83
• 4.6 本章小結(jié)83-84
• 第五章 切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的牽制同步化84-98
• 5.1 引言84-85
• 5.2 系統(tǒng)描述85-86
• 5.3 任意切換下的牽制同步化86-88
• 5.4 設(shè)計(jì)切換下的牽制同步化88-91
• 5.5 仿真實(shí)例91-97
• 5.5.1 任意切換91-93
• 5.5.2 設(shè)計(jì)切換93-97
• 5.6 本章小結(jié)97-98
• 第六章 兩個(gè)切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)間的同步化98-116
• 6.1 引言98
• 6.2 基于分布控制技術(shù)的兩個(gè)切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)間同步化98-104
• 6.2.1 系統(tǒng)描述98-101
• 6.2.2 主要結(jié)果101-104
• 6.3 兩個(gè)切換復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)問的牽制同步化104-110
• 6.3.1 問題描述104-106
• 6.3.2 主要結(jié)果106-110
• 6.4 數(shù)值仿真110-115
• 6.5 本章小結(jié)115-116
• 第七章 結(jié)論與展望116-118
• 參考文獻(xiàn)118-130
• 致謝130-132
• 攻讀博士學(xué)位期間所做的主要工作132-134
• 作者從事科學(xué)研究和學(xué)習(xí)經(jīng)歷的簡歷134-136
• 附件136

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王亞龍;李玉葉;古華光;;網(wǎng)絡(luò)噪聲和振子數(shù)量對同步化行為的影響[J];動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào);2011年03期

2 加藤宗利，入　孝二，森本幸男，，村松睦，朱德煦;磷酸饑餓誘導(dǎo)大腸桿菌同步化[J];南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1995年03期

3 Г·С·Вычкова;呂永興;;用5—氨基尿嘧啶促使人參懸浮培養(yǎng)物細(xì)胞分裂同步化[J];特產(chǎn)科學(xué)實(shí)驗(yàn);1979年01期

4 李鳳榮,張自立;蠶豆根尖細(xì)胞分裂同步化的方法[J];遺傳;1990年02期

5 王德X,李慎英;心算(100連減13)時(shí)腦波變化的觀測報(bào)告——論思維活動(dòng)的生理特征在于腦波節(jié)律的同步化[J];自然雜志;1984年01期

6 杜利明;趙軍;;具有切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的非恒等節(jié)點(diǎn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)同步化判據(jù)(英文)[J];控制理論與應(yīng)用;2013年05期

7 王甘峗;;秩一混沌系統(tǒng)的同步化[J];安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年01期

8 胡炯明,俞小軍,趙耐青,蕭俊;用相關(guān)分析法研究家兔兩類膈神經(jīng)單位電活動(dòng)差異的起源[J];生理學(xué)報(bào);1989年02期

9 崔素娟;介紹幾種細(xì)胞分裂同步化方法[J];生物學(xué)雜志;1994年06期

10 何婕,譚德勇;體外細(xì)胞株G_0期同步化模型建立及分析[J];云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年S1期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李玉];胡雪芳;T3光PI;薛振南;;重

本文編號：1019560