專利名稱：一種魯棒自同步耗散耦合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)開發(fā)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)科學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種自同步網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的日新月異和人類認(rèn)識能力的不斷提升，人們發(fā)現(xiàn)世界越來越緊密地聯(lián)系在一起，自然、社會(huì)與工程系統(tǒng)分別呈現(xiàn)出各式各樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)則是分析與刻畫這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精當(dāng)手段和有力工具。在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)眾多的動(dòng)力學(xué)行為之中，同步是一種基本的一致性行為，許多復(fù)雜現(xiàn)象可以分解為同步并得到解釋。同步現(xiàn)象在信號發(fā)生器、電路網(wǎng)絡(luò)、核磁共振儀、激光設(shè)備、通訊系統(tǒng)、多智能體、集群武器等領(lǐng)域非常普遍，在應(yīng)用中，人們經(jīng)常需要設(shè)計(jì)各種各樣的同步網(wǎng)絡(luò)。獲得同步網(wǎng)絡(luò)的方法主要有二，一是施加控制使網(wǎng)絡(luò)同步，二是構(gòu)建自同步網(wǎng)絡(luò)。顯然，后者比前者更為直接。所謂網(wǎng)絡(luò)的自同步，是指在節(jié)點(diǎn)不施加控制的情況下，網(wǎng)絡(luò)從任意初始狀態(tài)出發(fā)，能夠在同步軌道取得同步的一種動(dòng) 力學(xué)行為，能夠自行取得同步的網(wǎng)絡(luò)稱為自同步網(wǎng)絡(luò)。然而，自同步網(wǎng)絡(luò)的獲得并非易事，需要對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，才能保證網(wǎng)絡(luò)的自同步能力。相關(guān)的參數(shù)包括節(jié)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)特性、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)耦合矩陣、耦合強(qiáng)度和網(wǎng)絡(luò)外耦合矩陣，其中外耦合矩陣反映了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)甚至耦合強(qiáng)度。設(shè)計(jì)自同步網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)技術(shù)上的難題，即針對每一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌家M(jìn)行一次專門的參數(shù)設(shè)計(jì)。利用同一種節(jié)點(diǎn)搭建的網(wǎng)絡(luò)，即使網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相等，互異的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也需要一次重復(fù)性的設(shè)計(jì)工作。更為麻煩的是，當(dāng)一個(gè)正在運(yùn)行的自同步網(wǎng)絡(luò)發(fā)生節(jié)點(diǎn)或邊的損壞時(shí)，原先設(shè)計(jì)的參數(shù)不能保證網(wǎng)絡(luò)仍然是自同步的，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的損壞改變了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，邊的損壞改變了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。反之，當(dāng)要給一個(gè)正在運(yùn)行的自同步網(wǎng)絡(luò)增加一些節(jié)點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的自同步能力也會(huì)被破壞，因?yàn)樾略龅墓?jié)點(diǎn)改變了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在工程復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)多由硬件實(shí)現(xiàn)，如通訊網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)耦合矩陣由電路實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)意味著參數(shù)調(diào)整的巨大成本，因此亟需一種網(wǎng)絡(luò)自同步能力對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有魯棒性的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)特性和內(nèi)耦合矩陣一次選定之后，無論網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)如何增減，也無論網(wǎng)絡(luò)上的邊如何變化，網(wǎng)絡(luò)的自同步能力保持不變。文獻(xiàn)(劉歌群，許曉鳴.一類自同步時(shí)變耗散耦合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)耦合矩陣選擇方法研究 控制與決策 http://www. kzyjc. net :8080/CN/abstract/abstract 12083.shtml. 2012-2-10.)給出了一種這樣的設(shè)計(jì)方法,但是該方法要求節(jié)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)特性Jacobi矩陣的約當(dāng)陣為實(shí)矩陣，限制了方法的使用范圍。當(dāng)節(jié)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)特性Jacobi矩陣的約當(dāng)陣為復(fù)矩陣時(shí)，該方法設(shè)計(jì)的內(nèi)耦合矩陣也是復(fù)矩陣，在物理上不可實(shí)現(xiàn)，使得該方法在這種情況下無法發(fā)揮作用。為此，本發(fā)明公開一種魯棒自同步耗散耦合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，該方法可以適用于節(jié)點(diǎn)Jacobi矩陣的約當(dāng)陣為復(fù)矩陣的情況。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決網(wǎng)絡(luò)自同步能力對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不具有魯棒性的問題，本發(fā)明提供了一種魯棒自同步耗散耦合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。
本發(fā)明所能設(shè)計(jì)的自同步網(wǎng)絡(luò)具有耗散耦合結(jié)構(gòu)，具體地說，同時(shí)具有如下特征Al.網(wǎng)絡(luò)由相同的動(dòng)力學(xué)節(jié)點(diǎn)組成，具有耗散耦合結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1. 一種魯棒自同步耗散耦合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)開發(fā)設(shè)計(jì)方法，需要開發(fā)設(shè)計(jì)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具備如下特征 Al.所述網(wǎng)絡(luò)由相同的動(dòng)力學(xué)節(jié)點(diǎn)組成，具有耗散耦合結(jié)構(gòu)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種魯棒自同步耗散耦合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。所開發(fā)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)是自同步的，而且自同步能力對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有魯棒性。本發(fā)明僅通過對節(jié)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)特性的選取和內(nèi)耦合矩陣的設(shè)計(jì)就可以保證網(wǎng)絡(luò)在任意耗散耦合結(jié)構(gòu)下的自同步能力。本發(fā)明采用了一種新的矩陣變換技術(shù)，保證了在節(jié)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)特性與復(fù)約當(dāng)陣相似情況下仍然可以設(shè)計(jì)出具有物理可實(shí)現(xiàn)性的內(nèi)耦合矩陣。利用本發(fā)明所提供的方法搭建自同步網(wǎng)絡(luò)時(shí)無需考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量和連接關(guān)系帶來的影響，可以做到“傻瓜式”搭建，所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)損毀與邊的變更不影響網(wǎng)絡(luò)的自同步行為。本發(fā)明可以顯著降低自同步網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)成本、維護(hù)代價(jià)和故障損失。
文檔編號H04J3/06GK102710355SQ20121012238
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者劉歌群, 許曉鳴 申請人:上海理工大學(xué)