基于个体最优决策的复杂网络弹性研究及其应用
发布时间：2021-08-15 23:54
复杂网络指的是具有自组织、自相似、吸引子、小世界、无标度中部分或全部性质的网络。由于网络结构的特殊性,复杂网络及相关研究有助于人类深入理解生活中及自然界各类事物的复杂性,也为研究各类复杂系统提供新的方法和视角。针对复杂网络及网络中各类性质的研究一直是相关学者关注的热点,而复杂网络中弹性的研究正是这些热点之一。弹性描述了系统抵御外界影响以及系统受到影响后快速恢复的能力。弹性的概念已经被广泛应用到数十个领域内。由于涉及系统复杂的动态特性,针对弹性的理论研究具有很大的挑战性,复杂网络领域内的弹性研究也处于起步阶段,并且已有工作普遍具有以下几点不足:1)无法实现网络弹性的精确量化和分析;2)现有理论方法具有很强的局限性,仅适用于具有特定动态特性的复杂网络;3)目前的研究方法仅考虑网络整体的弹性模式和性质,无法分析个体在网络弹性模式中的作用;4)由于缺乏针对网络中个体的研究,现有工作对网络弹性模式可解释性差。鉴于此,本文提出了基于个体最优决策的复杂网络弹性研究方法,主要贡献如下:1.研究了个体（节点）在复杂网络弹性中的作用。考虑节点在网络弹性中贡献度具有较大差异,基于网络动态特性提出了名为弹性中...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１复杂网络论文统计??况
?浙江人学博十学位论文???１??ｖ?＾?＾＾＾?Ｉｓ?Ｊ?Ｖ?／??初始状态?外界影响?发生形变?自身恢复能力?恢复到初始状态??图１．２最早弹性定义的物理表现??力，以及网络受到外界影响后可以迅速恢复到正常状态，从而避免突发事件带来的二次??灾害由于不同领域研究人员的广泛关注，近年来弹性概念在不同国家、不同场合被??广泛提及。例如，２０１３年在瑞士达沃斯举办的世界经济论坛以“弹性与动力”作为主题，??论坛内容围绕“弹性”这一关键词展开，旨在全世界范围内塑造具有弹性的经济体系。同??年，美国签署的总统令中明确要求提高国家基础设施弹性，并在能源部召集学术界与工业??界专家召开研讨会，确立弹性电网的具体研究内容；２０１８年的世界经济论坛再次提到弹性??概念，并在会议期间发布以网络弹性为主题的合作手册，讨论网络安全领域中弹性问题。??综上听述，弹性作为科学领域中最重要的物理概念之一，已经融入到人类生活的方方面??面，对于社会稳定、国家发展都起着至关重要的作用。??表１．２系统弹性、可靠性、鲁棒性之间的异同??Ｉ??弹性?可靠性?鲁棒性??—??研究问题｜影响较大灾害性事影响较小的系统影响较小的环境干??件?故障?扰以及参数扰动等??研究对象Ｉ?系统?系统和元件?系统和元件??侧重点Ｉ系统受影响后变化系统受影响后失系统对外界影响耐??幅度以及恢复程度?效概率?受程度??时间特性?动态?静态?静态???????目前，针对复杂网络鲁棒性、可控性、同步性等网络性质的研究已经比较成熟。相比??之下，针对复杂网络弹性的研究一直处于空缺的状态，主要原因是弹性涉及网络动态特
?第一章绪论???系统１?ａ?Ｐ４??性能“雜??＼??Ｓ２?ｒ?＂／?／????／：０＾ｒ??Ｓ！?＼?＼古大障??恢复??Ｉ?ｉ??初始阶段乃恢复阶段?Ｇ稳定阶段＞??图１．３系统性能曲线示意图??界变化对系统弹性的影响。基于系统性能曲线研究的差异存在于曲线几何性质的选龋例??如，Ｂ?ｒｕ?ｎｅａｕ等提出利用系统性能变化曲线与系统正常运行下的曲线所包围面积作为指标??量化系统弹性，包围面积越小证明系统弹性越好｜６７１。Ｃｉｍｅｌｌａｒｏ等将系统性能恢复时间内??的曲线与横坐标所包围面积作为指标量化系统弹性，曲线下方包围面积越大证明系统弹性??越好Ｒｅｅｄ等将：＾至７阶段内曲线与横坐标包围面积与性能恢复时间的比值作为指标??量化系统弹性ｌ６ｙ）。Ｌｉ等首先确定系统性能可接受的恢复时长，接着将系统弹性值表示为??规定时间窗内的弹性三角曲线下方面积与给定时间窗的比值。??１．３．３．２基于网络结构的弹性量化分析方法??考虑到系统弹性与系统所对应网络结构性质的密切联系，有学者利用采样网络结构在??事故发生前后的变化作为标准量化系统弹性。基于网络结构量化分析方法主要包括两类：??第一类方法仅使用网络拓扑结构特性的变化作为指标，第二类方法考虑网络结构变化的连??续性，通过采样网络结构特性的指标评估系统性能，以此建立对应的系统性能曲线，最终??利用系统性能曲线上的特征量化描述系统弹性。两类方法本质都是利用系统对应网络结构??特征的变化评估系统弹性，主要区别在于对网络结构特征的选龋??第一类方法仅关注事故发生前后两个时间点网络结构特征的变化。例如，Ｏｍｅｒ等选??取网络中部分节点作为参考节点，
【参考文献】：
期刊论文
[1]极端事件下电-气混联综合能源系统的恢复力分析[J]. 齐世雄,王秀丽,邵成成,卞艺衡,王一飞,姚力. 电网技术. 2019(01)
[2]弹性电网基本理论[J]. 巩政,刘志强,曾泰元,周健. 山东工业技术. 2018(11)
[3]城市社区复合生态系统适灾弹性的评价指标体系研究[J]. 李德智,吴洁,崔鹏. 建筑经济. 2018(05)
[4]弹性电网及其恢复力的研究与展望[J]. 聂源君. 山东工业技术. 2017(24)
[5]System resilience enhancement: Smart grid and beyond[J]. Gang HUANG,Jianhui WANG,Chen CHEN,Chuangxin GUO,Bingquan ZHU. Frontiers of Engineering Management. 2017(03)
[6]弹性电网及其恢复力的基本概念与研究展望[J]. 别朝红,林雁翎,邱爱慈. 电力系统自动化. 2015(22)
[7]From a single network to a network of networks[J]. Jianxi Gao,Daqing Li,Shlomo Havlin. National Science Review. 2014(03)
[8]弹性需求下的轨道交通客流分配模型和算法[J]. 孔繁钰,李献忠. 西安工程大学学报. 2008(01)
[9]社会-生态系统恢复力研究综述[J]. 孙晶,王俊,杨新军. 生态学报. 2007(12)
[10]一种可在线确定电压稳定运行范围的方法[J]. 段俊东,郭志忠. 中国电机工程学报. 2006(04)
博士论文
[1]电力系统弹性对其他产业供给成本的影响模型研究[D]. 宫再静.哈尔滨工业大学 2018
[2]城市社区灾害弹性及其影响因素研究[D]. 张惠.华中科技大学 2016
本文编号：3345168
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１复杂网络论文统计??况
?浙江人学博十学位论文???１??ｖ?＾?＾＾＾?Ｉｓ?Ｊ?Ｖ?／??初始状态?外界影响?发生形变?自身恢复能力?恢复到初始状态??图１．２最早弹性定义的物理表现??力，以及网络受到外界影响后可以迅速恢复到正常状态，从而避免突发事件带来的二次??灾害由于不同领域研究人员的广泛关注，近年来弹性概念在不同国家、不同场合被??广泛提及。例如，２０１３年在瑞士达沃斯举办的世界经济论坛以“弹性与动力”作为主题，??论坛内容围绕“弹性”这一关键词展开，旨在全世界范围内塑造具有弹性的经济体系。同??年，美国签署的总统令中明确要求提高国家基础设施弹性，并在能源部召集学术界与工业??界专家召开研讨会，确立弹性电网的具体研究内容；２０１８年的世界经济论坛再次提到弹性??概念，并在会议期间发布以网络弹性为主题的合作手册，讨论网络安全领域中弹性问题。??综上听述，弹性作为科学领域中最重要的物理概念之一，已经融入到人类生活的方方面??面，对于社会稳定、国家发展都起着至关重要的作用。??表１．２系统弹性、可靠性、鲁棒性之间的异同??Ｉ??弹性?可靠性?鲁棒性??—??研究问题｜影响较大灾害性事影响较小的系统影响较小的环境干??件?故障?扰以及参数扰动等??研究对象Ｉ?系统?系统和元件?系统和元件??侧重点Ｉ系统受影响后变化系统受影响后失系统对外界影响耐??幅度以及恢复程度?效概率?受程度??时间特性?动态?静态?静态???????目前，针对复杂网络鲁棒性、可控性、同步性等网络性质的研究已经比较成熟。相比??之下，针对复杂网络弹性的研究一直处于空缺的状态，主要原因是弹性涉及网络动态特
?第一章绪论???系统１?ａ?Ｐ４??性能“雜??＼??Ｓ２?ｒ?＂／?／????／：０＾ｒ??Ｓ！?＼?＼古大障??恢复??Ｉ?ｉ??初始阶段乃恢复阶段?Ｇ稳定阶段＞??图１．３系统性能曲线示意图??界变化对系统弹性的影响。基于系统性能曲线研究的差异存在于曲线几何性质的选龋例??如，Ｂ?ｒｕ?ｎｅａｕ等提出利用系统性能变化曲线与系统正常运行下的曲线所包围面积作为指标??量化系统弹性，包围面积越小证明系统弹性越好｜６７１。Ｃｉｍｅｌｌａｒｏ等将系统性能恢复时间内??的曲线与横坐标所包围面积作为指标量化系统弹性，曲线下方包围面积越大证明系统弹性??越好Ｒｅｅｄ等将：＾至７阶段内曲线与横坐标包围面积与性能恢复时间的比值作为指标??量化系统弹性ｌ６ｙ）。Ｌｉ等首先确定系统性能可接受的恢复时长，接着将系统弹性值表示为??规定时间窗内的弹性三角曲线下方面积与给定时间窗的比值。??１．３．３．２基于网络结构的弹性量化分析方法??考虑到系统弹性与系统所对应网络结构性质的密切联系，有学者利用采样网络结构在??事故发生前后的变化作为标准量化系统弹性。基于网络结构量化分析方法主要包括两类：??第一类方法仅使用网络拓扑结构特性的变化作为指标，第二类方法考虑网络结构变化的连??续性，通过采样网络结构特性的指标评估系统性能，以此建立对应的系统性能曲线，最终??利用系统性能曲线上的特征量化描述系统弹性。两类方法本质都是利用系统对应网络结构??特征的变化评估系统弹性，主要区别在于对网络结构特征的选龋??第一类方法仅关注事故发生前后两个时间点网络结构特征的变化。例如，Ｏｍｅｒ等选??取网络中部分节点作为参考节点，
【参考文献】：
期刊论文
[1]极端事件下电-气混联综合能源系统的恢复力分析[J]. 齐世雄,王秀丽,邵成成,卞艺衡,王一飞,姚力. 电网技术. 2019(01)
[2]弹性电网基本理论[J]. 巩政,刘志强,曾泰元,周健. 山东工业技术. 2018(11)
[3]城市社区复合生态系统适灾弹性的评价指标体系研究[J]. 李德智,吴洁,崔鹏. 建筑经济. 2018(05)
[4]弹性电网及其恢复力的研究与展望[J]. 聂源君. 山东工业技术. 2017(24)
[5]System resilience enhancement: Smart grid and beyond[J]. Gang HUANG,Jianhui WANG,Chen CHEN,Chuangxin GUO,Bingquan ZHU. Frontiers of Engineering Management. 2017(03)
[6]弹性电网及其恢复力的基本概念与研究展望[J]. 别朝红,林雁翎,邱爱慈. 电力系统自动化. 2015(22)
[7]From a single network to a network of networks[J]. Jianxi Gao,Daqing Li,Shlomo Havlin. National Science Review. 2014(03)
[8]弹性需求下的轨道交通客流分配模型和算法[J]. 孔繁钰,李献忠. 西安工程大学学报. 2008(01)
[9]社会-生态系统恢复力研究综述[J]. 孙晶,王俊,杨新军. 生态学报. 2007(12)
[10]一种可在线确定电压稳定运行范围的方法[J]. 段俊东,郭志忠. 中国电机工程学报. 2006(04)
博士论文
[1]电力系统弹性对其他产业供给成本的影响模型研究[D]. 宫再静.哈尔滨工业大学 2018
[2]城市社区灾害弹性及其影响因素研究[D]. 张惠.华中科技大学 2016
本文编号：3345168
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