耦合偏微分系统同步的边界控制

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同步是自然界中的一种自然现象,作为复杂系统研究中不可忽视的内容,成为诸多研究者探究的热门话题。在一个复杂系统的内部,由于各子系统间存在着信息交流与联系,因而考虑时滞因素是至关重要的。另外,偏微分系统模型可以描述现实生活中的许多现象,且在偏微分系统控制领域,尤其是在边界控制方面,已取得较为丰硕的结果。但是,据我们所知,关于耦合偏微分系统同步的边界控制问题的研究,目前较少文献涉及。本文将基于边界控制理论,来解决时滞与非时滞耦合偏微分系统的同步问题。  本文的第一部分考虑了一类带 Dirichlet边界条件的耦合偏微分系统的同步问题。首先,给出同步误差的定义,得到同步误差系统。进一步通过运用非奇异矩阵变换的技巧,解耦了同步误差系统。将目标系统的同步问题转化为解耦系统的渐近稳定性问题。然后,采用后推变换的方法,设计出有效的边界控制器,以确保目标系统达到同步状态。最后,通过两个数值实例说明了设计的边界控制器的有效性。  本文的第二部分讨论了一类带Neumann边界条件的时滞耦合偏微分系统的同步问题,系统中含有的时滞分别出现在动态节点及动态节点的耦合处。值得注意的是,系统中的耦合矩阵可以是非对称、可约矩阵。通过采用Lyapunov-Krasovikii泛函、Schur补引理及线性矩阵不等式技巧,设计出有效地边界控制器,以确保目标系统达到同步状态。最后,给出系统分别具有对称及非对称耦合矩阵的数值算例,证明了所得结论的有效性。
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