时滞网络化复杂系统的同步性与控制研究

Collaborative modeling, synchronization and control of networked time-delay complex systems have become the research frontiers and hotspots in the field of systems and control. In order to simplify the control design process and reduce the complexity of the calculation, the main methods we adopt are the optimal control theory, stability theory, fuzzy theory, random analysis principle and some commonly used inequality techniques. In this project, we shall study the synchronization and control design of stochastic complex dynamical network model with time delays and the synchronization of complex dynamical network model with time delays and random pulse effects. Meanwhile, we will study the fuzzy sampling synchronization of Takagi-Sugeno fuzzy complex dynamical network model with time delays and partial couplings. Through the analysis of this project, it not only plays a key role in the development of control theory and networked complex systems theory, but also can realize the reasonable cross research between them. At the same time, the derived results will provide a solid theoretical foundation for the practical application of unmanned aerial vehicles and satellite formation, spacecraft cluster deep space exploration, internet collaborative information processing and big data.

网络化时滞复杂系统的协同建模、同步性与控制问题已经成为系统与控制领域的研究前沿和热点。本项目为简化控制设计过程，减少计算的复杂度，拟采用最优控制理论，稳定性理论，模糊理论，随机分析原理以及一些常用不等式技巧相结合的方法，开展具有时滞随机复杂动态网络模型的同步性与控制设计、具有随机脉冲影响的时滞复杂动态网络模型的同步性、具有部分耦合的时滞Takagi-Sugeno模糊复杂动态网络模型的模糊采样同步的研究。通过对本项目的分析，不仅对控制理论与网络化复杂系统理论自身有很大的发展作用，而且能实现它们之间的合理交叉研究。同时，也为无人机和卫星编队、集群航天器深空探测、互联网协同信息处理、以及大数据等实际应用问题提供坚实的理论基础。

网络化控制系统具有远程控制和资源共享特性，突破了传统控制系统中的点对点结构来实现部件间的数据传输，使得系统的模块化程度更高，安装和维护更加方便灵活，容易扩展，成本更低，研究网络化控制系统极具理论意义和应用价值。本项目按照研究计划，主要内容包括如下：(1)针对通信网络的开放性，考虑数据传输过程中噪声扰动、温度等随机因素以及时滞对其的影响，据此给出随机复杂动态网络模型。根据该系统模态性质设计出牵制控制器，得到系统渐进稳定的充分条件。(2)介绍牵制脉冲策略，在减少控制器数量同时考虑受限的通讯信道特性。利用脉冲控制器对控制输入信号进行离散化处理，并构造新型的Lyapunov函数，得到新的稳定性条件。(3)介绍T-S模糊模型方法，对复杂的非线性网络化控制系统建模。根据系统的性质构造一种新型的模糊隶属函数依赖Lyapunov函数，同时考虑时滞以及受限通讯信道的影响，据此设计出具有切换特性的模糊采样控制器，进一步解决了时滞T-S模糊复杂动态网络化系统的同步性问题。本课题从新的视角开展研究工作，提出了研究网络化控制系统的新思路，具有重要的理论意义。