复杂网络牵制同步控制方法研究

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近年来,随着计算机技术和网络理论高速发展,复杂网络的研究受到了各个领域专家学者的关注。复杂网络研究正渗透到数学科学、生命科学、社会科学与工程学科等众多不同的领域,涉及到其中诸多的研究内容。网络的同步就是其中的一个具有代表性的课题。同步现象是复杂网络的一个重要特征,普遍存在于自然系统和人工系统中,例如工程、机械、生物等。研究网络系统的同步问题对消除或增强同步的影响具有积极的现实意义和理论价值。本文在前人研究的基础上,借助非线性系统理论、稳定性分析理论等,对复杂网络的同步进行了研究。主要工作如下:首先,针对一般的耦合网络,采用牵制控制策略,通过采用输入时滞的方法描述采样系统,设计采样同步控制器。并以Lorenz系统作为网络节点进行数值仿真,结果表明所设计的控制器能够实现整个网络的同步。并进一步分析了网络的耦合强度、受控节点的度以及牵制节点数目对同步效果的影响。其次,研究了一类含有耦合时滞网络的牵制采样同步控制问题。针对网络系统的状态变量存在时滞的情况,应用线性矩阵不等式方法和李雅普诺夫稳定性理论,给出了网络同步的时滞相关充分条件,实现了整个受控网络的同步,并通过数值仿真验证了所设计牵制控制器的有效性。并进一步分析了网络的耦合强度、受控节点的度以及牵制节点数目对同步效果的影响。再次,针对一类既含有耦合时延又含有节点时延的网络,设计了牵制自适应控制器。利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了网络动态误差系统的稳定性。数值仿真结果表明了所设计控制器的有效性。最后,总结了本文所做的主要工作,对未来的研究方向进行了展望。
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