基于控制策略的复杂网络同步性研究及其应用

来源 :西南石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yux444
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
复杂网络是从非线性科学中引申出来的一门新科学,可以看作是复杂性科学研究的一个重要分支。复杂网络是具有复杂的拓扑结构和动力学行为的大规模网络。复杂网络广泛存在于现实世界中,如Internet网、交通网、电力网、生物网络和社交网络等。目前,复杂网络已经成为各个不同领域(包括工程、数学、物理、生物等)研究的热点课题之一。同步作为复杂网络中最典型的动力学现象之一,并且复杂网络的同步在信号处理、模式识别以及机器人控制等领域的巨大应用前景。但是,由于同步行为本身有益也有害,通过深入研究掌握其规律特性,从而达到控制有益同步规避有害同步的目的。因此,探索复杂网络的同步规律是复杂网络研究的重要方向。本文针对几类复杂网络模型,以稳定性理论、有限时间理论和一些数学分析工具为基础,借助了几类控制策略,如:非脆弱控制、滑模控制、自适应控制、牵制自适应控制,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,深入研究了基于几类控制策略的复杂网络系统的同步问题,具体研究内容如下:(1)对一类含有不确定内耦合、常时滞和非线性外界干扰的复杂动态网络模型进行研究。基于Laypunov稳定性理论、有限时间理论、鲁棒H∞性和数学分析方法,设计了合适的非脆弱控制器,从而使得所考虑的复杂动态网络系统达到同步。同时,以线性矩阵不等式的形式给出了不确定复杂网络系统的有限时间H∞同步的充分条件。最后,通过数值算例表明所得结论的正确性。(2)研究了一类节点动力系统含有马尔科夫参数、内耦合矩阵含有跳变参数、耦合时变时滞和非线性外界干扰的复杂动态网络模型。基于滑模变结构原理,设计了合适的积分型滑模控制器,利用稳定性理论、鲁棒H∞性和数学分析方法,得出了复杂网络系统同步的充分条件,得出了复杂网络系统是H∞同步的。并证明了系统轨迹能够在有限时间内达到预先定义的滑模面,也就是说滑模面是可达的。最后通过两个模态的随机过程对复杂网络系统进行数值仿真,验证所得理论的可行性和有效性。(3)研究了一类带有干扰的复杂网络无源同步控制问题。首先针对具有外界干扰和动态链接的非线性复杂网络模型,考虑了具有外界干扰、耦合动态链接、时滞耦合动态链接的影响。设计了非脆弱控制器,控制策略对于外界干扰是鲁棒的。基于Laypunov稳定性理论、无源性理论和线性矩阵不等式,并证明了复杂网络系统是满足无源性的,得到了复杂网络模型的无源同步的充分条件。最后,利用仿真验证了结论的正确性和有效性。(4)探索了一类时滞复杂网络的同步控制问题。包括两方面工作:针对具有外界干扰和混合时滞的非线性复杂网络模型,首先考虑了非线性耦合、时变时滞耦合、分布时滞耦合、非线性混合时变动力节点的影响。设计了自适应控制器,基于Laypunov稳定性理论和线性矩阵不等式,得到了基于自适应控制的时滞复杂动态网络同步的充分条件。其次,基于牵制控制能够有效得减少控制节点数量的特点,自适应控制器自身能够修正自己的特性以适应对象和扰动的动态特性的变化的特性。结合牵制控制器的优点和自适应控制器的优点,设计了合适的牵制自适应控制器,应用数学分析的方法,得出了基于牵制自适应控制器的复杂网络系统的同步条件。最后,理论论证和实例仿真说明所得理论的可行性和有效性。(5)研究了具有执行器故障的复杂动态网络的有限时间H∞容错同步控制问题。利用执行器故障的先验知识,构建了不确定容错内耦合矩阵、不确定外界干扰、非线性动力节点的复杂网络模型。在不采用外界控制器的情形下,通过调节节点之间的耦合情况,使得复杂网络系统达到同步,并在满足有限时间理论的情况下,得出复杂网络系统够在有限的时间达到同步的充分条件。在存在外界干扰的时,复杂网络系统满足鲁棒H∞性。最后通过数值算例说明此方法的可行性和有效性。
其他文献
近年来营销的内涵与外延不断扩展,但我国企业的营销理念、营销行为远没有呈现出多样化、特色化、丰富化的特征,反而是有些表现出同质化、相似性、简单化的趋势。长此下去,对于企业的持久竞争力和竞争优势的打造十分不利。因此,本文深入实际分析造成我国企业营销方式单一化的原因,并提出了解决我国企业营销方式单一化的对策思考——品牌营销。主要包括:观念更新,组织结构革新,对于本民族文化的深度提炼是差异化品牌定位的源泉
期刊
日益严重的淡水资源匮乏问题已严重威胁着地区、国家经济的发展与人类健康,废水处理再利用与海水淡化技术成为缓解这一问题的重要途径。而在众多水处理方法中,纳滤技术作为压力驱动的物理分离技术,具有节能、环保、高效等优势,成为首选方案。然而,传统高分子纳滤膜虽然能够有效分离小分子有机物,但对于金属离子的阻隔能力还有待提升,以及低通量、机械稳定性、化学稳定性较差的劣势亟需找到新型纳滤膜材料进行技术的革新。近年
学位
泥页岩作为油气勘探开发中钻遇的特征地质,其水化膨胀、分散是造成井壁失稳、坍塌的主要原因。近年来,随着水基钻井液技术的不断发展,以聚醚胺为核心处理剂的水基钻井液抑制性能已接近油基钻井液。此后,聚合物抑制剂逐渐成为了行业的研究热点,而性能更佳,作用范围更广,多功能的聚合物抑制剂的设计和开发也逐渐成为了新的研究方向。本文在归纳总结现有聚合物抑制剂结构特点的基础上,发现了可以进一步改善的两点方向:(1)聚
学位
水平井钻井技术作为一种能大幅提高油层采收率的有效手段,被广泛应用于老井开窗侧钻和非常规油气勘探开发领域。然而,由于水平井井身结构的复杂性,导致井下作业管柱在钻井过程中产生剧烈振动,包括横向、轴向和扭转振动。而粘滑振动作为扭转振动的极端情况,不仅会严重缩短PDC钻头的工作寿命,而且可能导致钻杆以及井下测量仪器失效。近年来国内外学者对垂直井的粘滑振动开展了大量的理论与实验研究,并取得了很大的进步,但针
学位
天然气水合物是一种重要的非常规能源,已被我国列为第173个矿种。水合物资源储量巨大,其中绝大多数储存在海洋中。按照赋存状态可将海洋天然气水合物储层可分为砂岩型、非砂岩型、海底裸露型、分散型。根据水合物分解后地层是否能够保持完整骨架结构,水合物可分为成岩和非成岩两种类型。其中分散型的非成岩天然气水合物资源存在于海底细颗粒沉积物中,具有饱和度低、胶结性弱、渗透性差的特点,虽然储量巨大,但开采技术难度也
学位
聚乙二醇(PEG)是一种高性能聚醚类合成润滑基础油,因其具有极好的粘温性能、低温性能、润滑性能、耐高温性能和环保可降解性能等而在工业润滑领域获得了广泛关注。然而,PEG在苛刻的工况条件下润滑性能较差,自身难以满足润滑需求。润滑油添加剂尤其是减摩抗磨添加剂是高性能润滑油的精髓,是提升基础油润滑性能的关键。因此,发展高效的PEG基润滑添加剂显得尤为迫切。与传统有机添加剂和无机固体颗粒添加剂相比,碳纳米
学位
页岩气储层含气性评价是页岩气评价的重要组成部分,运用测录井资料评价页岩气储层含气性是页岩气勘探开发的关键技术之一。以往,页岩气储层含气性测录井评价,多是用表格化的数据进行定性对比评价,直观性不强,且无法保证评价层段的每项参数与评价指标中的某一类别一一对应,往往产生多解性和不确定性。针对这类问题,为提高页岩气储层含气性评价精度,本文提出了多参数综合评价的新方法。本文以涪陵页岩气田平桥区块上奥陶统五峰
学位
碳酸盐岩油气在我国油气资源中占据突出重要地位,而碳酸盐岩储层非均质性强,不同尺度的孔洞缝广泛发育,孔隙结构复杂,储层类型多样,导致在钻完井过程中易发生严重漏失,塔北和川东北地区碳酸盐岩储层漏失发生率均在50%以上。钻开液漏失会诱发储层损害,导致油气藏开发效率低下,甚至油井报废。目前对于碳酸盐岩储层保护的重视程度不够,未有专门的碳酸盐岩储层损害与保护技术评价方法和相关行业标准,这已经成为阻碍碳酸盐岩
学位
作为世界范围内前寒武系微生物白云岩气藏的典型代表,四川盆地震旦系(埃迪卡拉系)灯影组特大型气藏被认为是中国深层-超深层海相碳酸盐岩油气勘探的重大突破,是四川盆地常规天然气产量的重要组成。在沉积期丘滩体(灰泥丘)总体大规模发育背景下,灯影组微生物白云岩经历了漫长的成岩演化史,储层非均质性强,体现在同一岩溶地貌单元下的不同井区、不同相区测试产量差异显著。但除表生期岩溶作用外,而硅化作用、热液作用、同生
学位
水力压裂是当前油气田进行增产作业应用最为广泛的手段之一。在水力压裂作业过程中,从地层返排至地面的压裂返排液成分十分复杂,它具有返排量大、高化学需氧量(COD)、高黏度、高稳定性、难处理等特点。在压裂返排液处理过程中,如羟丙基胍胶、有机硼交联剂等残留有机成分的去除一直是重点和难点。近年来,光催化技术因其对有机污染物的降解具有无选择性、无二次污染等特点而被广泛关注。基于光催化技术在有机污染物处理方面的
学位