事件驱动控制下Kuramoto模型固定时间同步研究
发布时间：2022-01-20 08:47
同步现象是复杂动态网络最重要的集体行为。网络同步性能的分析和同步控制是复杂网络研究的两个重要方面。如何建立数学模型解释自然界中的同步现象,如何设计同步机制并应用于实际问题都是本领域具有重要意义的研究课题。Kuramoto模型是描述复杂动态网络系统一种重要的数学模型,在物理学、生物学以及控制理论与工程应用中具有广泛的应用。Kuramoto模型作为一类耦合振子模型,可以有效地近似描述节点状态存在耦合关系的非线性网络系统的动力学特性。早期针对Kuramoto模型的大部分研究工作仅考虑了网络中振子全局耦合的情况,而实际网络的振子耦合关系更加复杂并且会受到突发干扰和变动等各种因素的影响,使得振子不能满足全局耦合的条件,进而导致同步动态的恶化。针对这类问题,近年来研究人员通过引入分层的分布式控制方法驱动局部耦合的Kuramoto模型达到同步,得到了良好的同步动态效果,但是目前多数的研究成果仅能够获得渐近同步、指数同步以及有限时间同步的结果。基于这些方法同步调节速率都受到振子初始状态的影响,而实际中使用Kuramoto模型描述的许多网络系统难以获取振子节点的初始状态。另外,实现分布式的同步控制方法需...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１自然界中典型的同步现象??有简洁的微分方程形式，可以被认为是研究网络同步问题时最常见的可解模??ｕｒｍ
?事件驱动控制下Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型固定时间同步研究???（ａ）核磁ｊｔ？振?（ｂ）发电机组??―，■画??＜ｃ）人体生物节律?（ｄ）无线网络??图１－２同步现象在人类社会中的典型应用??力网络的暂态稳定性分析时，基于Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型的电网模型可以有利于理??解电力网络系统的平稳特性［｜８］。Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型的特性可以帮助我们学习电??力系统的物理特性和提高电力系统的暂态稳定性，促进电力系统在受到干扰??之后能够快速响应并恢复到稳态，以避免系统发生振荡甚至产生大规模停电??事故。总之，Ｋｕｒａｍｏｔｏ振子模型可以近似解释很多常见工程中的网络化系??统应用场景，因此本论文的研究工作考虑借助于网络化的控制系统为基本思??想，设计分布式节点控制器完成整个振子网络的同步。因此通过Ｋｕｒａｍｏｔｏ??模型从控制理论的角度分析其动力学行为及快速恢复稳态进行研究，也具有??很大的现实意义。??１．１．２复杂网络上耦合振子同步控制的研究热点??目前对Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型的研究主流上的两个方向包括：从非线性微分方??程理论入手和从代数图论入手。利用图论中图的性质以深入理解整个非线性??微分方程系统的动态特性是研究人员们常用的手段，也是网络系统控制中的??－４－??
，因为其重要的作用就是减少网络之间??的通信资源消耗。作为耦合复杂网络模型中的代表之一，在对Ｋｕｒａｍｏｔｏ模??型振子网络同步控制的研究中也会涉及所提到的通信资源受限问题。而目前??有关的文献中，基于事件驱动机制的Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型同步控制的理论及实践??研究甚少。因此在本论文的研究中，对于Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型耦合振子网络的分??布式控制问题，引入事件驱动机制为工程应用中降低通信成本是十分有必要??的。本论文中针对Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型同步控制所涉及的分布式事件触发机制原??理如图１－３。??的（４）．巧（４）｜事件触发生成?Ｊ￣￣?￣??１器（普通触发）?１?？工獅??采样与通讯??．ｉ?—?振子节点ｉ?？?）?？?Ｉ、???耦合振子??：：?…＿?＊：?零阶保持器??＞．．．??１?．、，：??Ｉ?—?振子节点／?：？＇＇??＊？？？？？＊?＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿?．．？＊??．．．．．?＊，?．？＊＊?????？？????图１－３本文中所设计的耦合振子网络事件触发控制机制??事件驱动控制实际上是实时监测系统的状态，并人为地设定控制信号的??更新条件。就是说控制是连续的，尤其是在连续系统中，仅仅是说传感器采??样，或者执行控制器更新是不连续的。因此常常需要设定最小触发间隔，以??避免Ｚｅｎｏ现象［１２８］，也就是要避免有限时间内无限次触发控制器更新。在现??有的网络化系统事件驱动机制相关文献中，注意到事件触发的状态检测在研??－１５－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]带未知通信干扰和丢包补偿的多传感器网络化不确定系统的分布式融合滤波[J]. 祁波,孙书利. 自动化学报. 2018(06)
[2]对次近邻单向耦合振子的同步研究[J]. 施映,薛郁,郭言,章一才. 广西科学. 2017(04)
[3]一类耦合动态网络的自适应性渐近同步与稳定(英文)[J]. 程丛电,李振鹏,邱美玲. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2014(02)
[4]复杂网络及其在国内研究进展的综述[J]. 刘建香. 系统科学学报. 2009(04)
[5]复杂网络理论及其应用研究概述[J]. 刘涛,陈忠,陈晓荣. 系统工程. 2005(06)
[6]复杂网络研究概述[J]. 周涛,柏文洁,汪秉宏,刘之景,严钢. 物理. 2005(01)
博士论文
[1]几类复杂动态网络的同步与学习控制[D]. 郝修清.西安电子科技大学 2015
本文编号：3598525
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１自然界中典型的同步现象??有简洁的微分方程形式，可以被认为是研究网络同步问题时最常见的可解模??ｕｒｍ
?事件驱动控制下Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型固定时间同步研究???（ａ）核磁ｊｔ？振?（ｂ）发电机组??―，■画??＜ｃ）人体生物节律?（ｄ）无线网络??图１－２同步现象在人类社会中的典型应用??力网络的暂态稳定性分析时，基于Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型的电网模型可以有利于理??解电力网络系统的平稳特性［｜８］。Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型的特性可以帮助我们学习电??力系统的物理特性和提高电力系统的暂态稳定性，促进电力系统在受到干扰??之后能够快速响应并恢复到稳态，以避免系统发生振荡甚至产生大规模停电??事故。总之，Ｋｕｒａｍｏｔｏ振子模型可以近似解释很多常见工程中的网络化系??统应用场景，因此本论文的研究工作考虑借助于网络化的控制系统为基本思??想，设计分布式节点控制器完成整个振子网络的同步。因此通过Ｋｕｒａｍｏｔｏ??模型从控制理论的角度分析其动力学行为及快速恢复稳态进行研究，也具有??很大的现实意义。??１．１．２复杂网络上耦合振子同步控制的研究热点??目前对Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型的研究主流上的两个方向包括：从非线性微分方??程理论入手和从代数图论入手。利用图论中图的性质以深入理解整个非线性??微分方程系统的动态特性是研究人员们常用的手段，也是网络系统控制中的??－４－??
，因为其重要的作用就是减少网络之间??的通信资源消耗。作为耦合复杂网络模型中的代表之一，在对Ｋｕｒａｍｏｔｏ模??型振子网络同步控制的研究中也会涉及所提到的通信资源受限问题。而目前??有关的文献中，基于事件驱动机制的Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型同步控制的理论及实践??研究甚少。因此在本论文的研究中，对于Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型耦合振子网络的分??布式控制问题，引入事件驱动机制为工程应用中降低通信成本是十分有必要??的。本论文中针对Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型同步控制所涉及的分布式事件触发机制原??理如图１－３。??的（４）．巧（４）｜事件触发生成?Ｊ￣￣?￣??１器（普通触发）?１?？工獅??采样与通讯??．ｉ?—?振子节点ｉ?？?）?？?Ｉ、???耦合振子??：：?…＿?＊：?零阶保持器??＞．．．??１?．、，：??Ｉ?—?振子节点／?：？＇＇??＊？？？？？＊?＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿?．．？＊??．．．．．?＊，?．？＊＊?????？？????图１－３本文中所设计的耦合振子网络事件触发控制机制??事件驱动控制实际上是实时监测系统的状态，并人为地设定控制信号的??更新条件。就是说控制是连续的，尤其是在连续系统中，仅仅是说传感器采??样，或者执行控制器更新是不连续的。因此常常需要设定最小触发间隔，以??避免Ｚｅｎｏ现象［１２８］，也就是要避免有限时间内无限次触发控制器更新。在现??有的网络化系统事件驱动机制相关文献中，注意到事件触发的状态检测在研??－１５－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]带未知通信干扰和丢包补偿的多传感器网络化不确定系统的分布式融合滤波[J]. 祁波,孙书利. 自动化学报. 2018(06)
[2]对次近邻单向耦合振子的同步研究[J]. 施映,薛郁,郭言,章一才. 广西科学. 2017(04)
[3]一类耦合动态网络的自适应性渐近同步与稳定(英文)[J]. 程丛电,李振鹏,邱美玲. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2014(02)
[4]复杂网络及其在国内研究进展的综述[J]. 刘建香. 系统科学学报. 2009(04)
[5]复杂网络理论及其应用研究概述[J]. 刘涛,陈忠,陈晓荣. 系统工程. 2005(06)
[6]复杂网络研究概述[J]. 周涛,柏文洁,汪秉宏,刘之景,严钢. 物理. 2005(01)
博士论文
[1]几类复杂动态网络的同步与学习控制[D]. 郝修清.西安电子科技大学 2015
本文编号：3598525
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