基于脉冲效应的两类复杂动态网络同步研究

This project investigates the impulsive synchronization on two types of complex dynamical network with multiple impulsive effects. Nowadays, some continuous-time control methods have been proposed to study the synchronization of complex networks with unbounded communication delay and derivative coupling. Although in some previous works, discrete-time control methods, like impulsive control, have been applied, the synchronization criteria and the impulsive controller designing are limited in certain value ranges of impulsive effect.Therefore, it is an urgent problem to discuss impulsive synchronization for complex network with unbounded delay and derivative coupling with multiple impulsive effects. This project, firstly, explores the modeling of a class of complex networks with unbounded communication time delay. Then based on impulsive control and pinning control strategy, sufficient conditions for network synchronization are obtained by considering different impulsive effects. Secondly, for a kind of derivative coupled complex networks, the relationship between network synchronization and the impulsive effects is established by using the impulsive pinning control strategy. Thirdly, the influence between synchronization of complex networks and the impulsive effects is discussed when impulse is regarded as a kind of disturbance. Finally, the derived conditions for impulsive synchronization and the method of impulsive controller designing are simulated in relevant semi-physical simulation platform to verify its validity. This project is of great significance not only to the development of network synchronization theory but also to the practical impulsive controller designing.

本项目旨在分析多种脉冲效应下两类复杂动态网络的脉冲同步问题。目前，针对具有无界通信时延和导数型耦合复杂网络的同步研究还不多，且还是基于连续的控制方法进行的。尽管偶有不连续脉冲控制的出现，但其控制器的设计多数是在有限的脉冲效应范围内进行的。因此，具有多种脉冲效应控制下的无界时延和导数型耦合复杂网络的同步研究是一个亟待解决的问题。本项目首先探索具有无界通信时延的复杂网络建模问题，考虑多种脉冲效应对整个复杂网络同步行为的影响，给出网络同步的判定条件和脉冲控制器设计方法；其次，针对一类导数型耦合复杂网络，利用脉冲牵制控制方法，建立起网络同步条件与脉冲效应之间的关系；再次，考虑脉冲输入作为外部扰动对复杂网络同步行为的影响；最后，将所得出的网络脉冲同步和控制器设计方法在半实物仿真平台进行仿真，以验证其有效性。本项目的开展对复杂网络同步理论以及脉冲控制理论的发展具有重要意义。

目前，针对具有多个通信时延和多种方式耦合的复杂网络同步问题研究还不多，且多是基于连续的控制方法进行的，尽管偶有不连续脉冲控制的出现，但其控制器的设计多数是基于有限的脉冲效应前提下进行的。因此，具有多种脉冲效应控制下通信时延和多类型耦合的复杂网络同步研究是一个亟待解决的问题。针对上述问题，本项目主要分析了多种脉冲效应下复杂动态网络的全局同步及其脉冲控制问题。具体而言，本项目首先探索了一类具有通信时延的复杂网络建模问题，考虑多种脉冲效应对整个复杂网络同步行为的影响，给出网络同步的判定条件和脉冲控制器设计方法；其次，针对多类型耦合的复杂网络模型，利用脉冲牵制控制方法，建立了网络同步条件与脉冲效应之间的关系；再次，考虑了脉冲输入作为外部扰动对复杂网络同步行为的影响；最后，通过数值模拟对复杂网络脉冲同步判定条件和控制器设计方法进行仿真验证。.本项目突破了传统复杂网络脉冲同步中只考虑固定脉冲间隔和固定脉冲效应的限制，为实际工程应用中多耦合多时延网络的安全同步判定及其脉冲控制器设计提供了一定的理论依据。另外，本项目的研究，将有助于完善复杂网络同步控制和信息安全，特别是通信安全的理论体系，促进网络科学与控制科学等相关领域研究的新发展。.本项目在执行期间，取得了一系列理论成果，主要包括：共发表论文17篇，其中SCI论文9篇（包括IEEE Transactions论文6篇，中科院一区论文5篇，二区论文2篇），EI中文期刊论文3篇，EI会议论文5篇；主编出版英文学术专著2部，参编学术专著1部；申请发明专利7项，其中授权1项，申请PCT1项；获得中国商业联合会科技进步一等奖、江苏省轻工协会科技奖一等奖各1项；受邀担任国际SCI期刊International Journal of Control, Automation, and Systems副编、中文核心期刊《系统仿真学报》青年编委以及17个国际学术会议程序委员会委员。