事件驱动的时变耦合复杂网络同步

With the synchronization idea of complex networks has been applied in the actual network systems, people demand more and more on the true extent of network model and the performance of the controller. Therefore, this project will closely integrated with the actual application requirements of complex network synchronization, based on the event-triggered communication and control, research on the synchronization of complex networks with time-varying coupling. For the first-order complex network model with time-varying coupling, design control scheme with non-continuous communication and intermittent controller, analyze the stability of network synchronization error systems by using the novel Lyapunov double exponential stability theroy, construct evaluation system of synchronization performance of complex networks, and then optimize of synchronization controller; For the second-order complex network model with time-varying coupling, design control scheme with non continuous communication and intermittent controller, analyze the stability of second-order network synchronization error systems by using the novel Lyapunov double exponential stability theroy, improve and perfect evaluation system of synchronization performance of complex networks, and then optimize of synchronization controller of the second-order complex networks; Apply the double event-triggered control strategy to several real-world network systems such as synchronization control of multi-robot network systems, formation flight control of multi-UAV, etc. Verify the effectiveness of control scheme by simulation.

随着复杂网络同步思想在实际网络化系统中不断得到应用，人们对于网络模型的真实程度以及网络化控制器的性能要求越来越高。为此，本项目将紧密结合复杂网络同步的实际应用背景需求，研究基于事件驱动通信与控制的时变耦合复杂网络同步问题。针对一阶时变耦合复杂网络模型，设计具有非连续通信以及间歇性控制器的控制方案，通过新型Lyapunov函数双指数稳定的分析方法，分析网络同步误差系统稳定性，构建复杂网络同步性能评价体系，进而对同步控制器进行优化；针对二阶时变耦合复杂网络模型，设计具有非连续通信以及间歇性控制器的控制方案，通过新型Lyapunov函数双指数稳定的分析方法，分析二阶网络误差系统稳定性，完善复杂网络同步性能评价体系，进而对二阶复杂网络同步控制器进行优化；研究双事件驱动控制策略在多机器人网络系统的同步控制、多无人机编队飞行控制等实际网络化系统中的应用问题，仿真验证以上控制方案的有效性。

本项目紧密结合复杂网络同步的实际应用背景需求，研究基于事件驱动策略的时变耦合复杂网络同步问题。(1) 针对一阶时变耦合复杂网络模型，设计了基于事件驱动策略的同步控制方案，通过新型Lyapunov函数双指数稳定的分析方法，分析了网络同步误差系统稳定性，构建了复杂网络同步性能评价体系，同时排除了Zeno行为；(2) 针对二阶时变耦合复杂网络模型，基于事件驱动策略的同步控制方案，通过新型Lyapunov函数双指数稳定的分析方法，分析二阶网络误差系统稳定性，完善复杂网络同步性能评价体系。(3) 针对时变网络，提出了新的网络拓扑——合作有向生成树拓扑，使得有向非连通类拓扑的应用空间增大。(4) 最后研究了多个具有柔性关节的单连杆机械手的同步控制的应用问题，验证了以上控制方案的有效性。 .课题组除了完成原计划书中的研究内容以外，根据国内外最新研究动态，进一步扩展了项目的研究内容。主要扩展内容：(1) 将原有研究内容扩展到分数阶非线性系统的稳定性方面，为后续研究事件驱动的分数阶复杂网络同步打下基础。对于直接利用Lyapunov稳定性理论研究分数阶系统稳定性以及分数阶复杂网络同步提供了理论依据。(2) 利用复杂网络之间信息交流，将原有研究内容扩展到事件驱动的分布式合作学习算法研究方面，解决了数据量太大或者数据分布式存储时使用集中式方法无法解决的学习问题。(3) 将原有研究内容扩展到非线性系统多速率采样控制方面，使系统获得更好的稳定性能，为后续研究基于事件驱动的时变耦合复杂网络的采样同步控制打下基础。