网络环境下输入饱和复杂网络的事件触发同步控制研究

For the complex networks under network environment, the network-induced phenomena, such as stochastic nonlinear coupling strength，coupled infinite-distributed delays, and nonlinear communication protocol, will be caused by finite bandwidth and communication media in the networks environment, which will affect the performance of the systems. In this project, the synchronization criteria of complex networks in the network environment will be obtained by designing the multiple interval dependent distributed switching controllers based on event-triggered conditions. The main contents are as follows: (1) By constructing a convex combination division and linear approximation technique, and by designing the event-triggered conditions with non-periodic sampling and exponential-decayed terms and distributed switching controllers, the synchronization problem of complex networks with stochastic nonlinear coupling strength and coupled infinite-distributed delays will be solved. (2) By establishing spatial mapping relationship between nonlinear communication protocol and state variables, and by designing distributed event-triggered controllers with exponential-decayed terms, the synchronization problem of complex networks with nonlinear communication will be solved. (3) By designing distributed event-triggered controllers with hierarchical hybrid structure and the hierarchical hybrid augmented curve integral Lyapunov-Krasovskii functional, and by using finite-time control strategy，the finite-time synchronization problem of hierarchical hybrid complex networks will be solved. This project will set up a set of novel synchronization control theory for complex networks under network environment and provide the relevant guidance for practical applications.

网络环境下的复杂网络，由于受到有限的网络带宽和通信介质的影响，会产生随机非线性耦合强度、耦合无穷分布时滞及非线性通信协议等网络诱导现象，从而影响系统性能。本项目拟对网络环境下的复杂网络模型，设计多间隔依赖的切换形式的分布式事件触发控制器，给出同步准则。主要内容包括：(1)建立凸组合划分以及线性逼近技术，设计含有非周期采样以及指数衰减项的触发条件和分布式切换控制器，解决非线性耦合强度和无穷分布时滞复杂网络的同步问题。(2)建立非线性通信协议和系统状态之间的映射关系式，设计基于触发条件的含有指数衰减项的分布式切换控制器，解决非线性通信复杂网络同步问题。(3)设计分层混合结构的分布式事件触发控制器，构造分层混合结构的增广曲线积分李雅普诺夫泛函，利用有限时间控制策略，解决分层混合复杂网络的有限时间同步问题。本项目将为网络环境下的复杂网络建立一套新的同步控制理论，为实际应用提供指导。

网络环境下的复杂网络，由于受到有限的网络带宽和通信介质的影响，会产生随机非线性耦合强度、外部扰动及非线性通信协议等网络诱导现象，从而影响系统性能。本项目针对网络环境下所产生的具有外部扰动和随机耦合强度的非线性时变时滞复杂网络系统，设计分布式事件触发控制器，提出了马尔科夫切换拓扑结构的一致性控制条件，同时提高网络资源利用率，并将所提方法在具有领导者和跟随者的多智能体系统进行了仿真验证，为复杂网络系统同步问题提供了科学的理论依据和具有前瞻性、可行性的设计方案。针对具有广义不确定马尔科夫跳变和随机耦合强度的惯性复杂神经网络系统，研究驱动系统和响应系统的同步控制问题。对于网络环境下的神经网络系统，由于外部环境和系统内部结构的变化的影响，耦合强度往往是随机变化的，相比以往的常耦合强度和时变耦合强度，本研究更具有实际意义。本研究基于时滞项依赖的增广马尔科夫跳变李雅普诺夫泛函和具有较小保守性的基于放松不等式的高阶多项式，提出时滞和马尔科夫依赖的驱动系统和响应系统同步条件，最后通过求解线性矩阵不等式求取控制器增益矩阵。本项目执行期间，在项目负责人和研究生的共同努力下，项目执行顺利。在现有实验室硬件与软件条件的基础上，针对本项目所涉及的问题，完成了预期的计划安排，以第一作者发表高水平期刊论文7篇，其中SCI期刊论文6篇，单篇论文的最高影响因子为19.118，以第一申请人申请中国发明专利3项，培养硕士研究生21名，其中2名已经顺利毕业。本项目为网络环境下的复杂网络建立一套新的同步控制理论，给出了相应的控制器设计方面，取得了较好的效果，为多机器人的协同控制应用提供了指导。