动态复杂网络的同步控制

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复杂网络的研究已经渗透到许多科学领域,从物理学,生物神经学到工程学与社会科学等领域,都有着重要的应用。而复杂网络连接结构错综复杂,且节点可能是具有分岔和混沌等复杂行为的动力系统,因此,研究复杂网系统的控制与同步问题具有现实意义,本文的工作也依此展开。在对动态复杂网系统的控制与同步的研究背景、研究现状进行了较为全面的介绍和总结的基础上,阐述了复杂网络中规则网、随机网、小世界网络和无标度网络的特征和同步问题,并讨论了一般的连续时间耦合网络的完全同步判据。针对节点本身很有可能存在滞后现象的问题,研究了时滞动态复杂网的同步控制。首先给出了时滞动态复杂网的模型,并基于这个模型,分别采用了标准反馈控制和时滞反馈控制,得到系统的误差方程。基于李亚普诺夫稳定性定理,对该方程应用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出误差方程稳定的充分条件。算例仿真结果显示了该方法的有效性。在真实的复杂网络中有一类系统,其节点之间的连接或者相连或者断开,如电力系统、通讯系统等,与耦合强度的选取并无太大关联,这些系统更多是受到连接数目多少的影响。本文针对这种系统引入了一类较一般的,强调节点之间连接关系的动态复杂网模型,并且进一步探讨了它的同步现象。基于这个网络模型,得出相应的同步性结果,即该网络的同步性行为是由连接矩阵和耦合矩阵的特征值决定,并进一步给出当网络中节点之间的连接数量和超过某个临界值时,该复杂网将趋于同步。仿真结果证明了该推论的有效性。
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