複雜動態網路的容錯多吸引性分析與設計

《複雜動態網路的容錯多吸引性分析與設計》是依託武漢理工大學，由吳永紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：複雜動態網路的容錯多吸引性分析與設計
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳永紅
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

針對網路中普遍存在的干擾、故障和攻擊等問題，該項目將基於複雜動態網路，研究存在混雜性網路故障和混雜性網路攻擊時的複雜動態網路的容錯多吸引性問題。本項目研究混雜性網路故障和混雜性網路攻擊在混雜性網路中的傳播和演化機制，並構建相應的複雜動態網路模型；基於所建立的模型，分析網路故障和網路攻擊對複雜動態網路多吸引性行為的影響，研究複雜網路多吸引性行為與網路節點初始值和和動力學行為，網路參數和網路結構，混雜性網路故障和混雜性網路攻擊之間的內在聯繫；最後，設計網路參數和網路結構來提高複雜動態網路的魯棒性；根據混雜性網路故障和攻擊的不同特點，設計相應的反饋控制，脈衝、切換、混雜控制等控制策略，來抑制網路故障和網路攻擊對網路的破壞作用。複雜動態網路的容錯多吸引性分析與控制是複雜網路研究的前沿問題，該項目的研究拓展了複雜網路的控制理論，對現實網路的建設具有一定的理論指導價值。

結題摘要

本項目以電網為背景，結合現實網路中存在的問題，系統的研究了複雜動態網路的容錯多吸引性問題。首先，研究了複雜動態網路的多一致性及其控制問題，包括智慧型體網路的多一致性及其跟蹤控制、脈衝包含控制、分數階一致性；多無人機網路的三維包含控制；多機械手網路的有限時間控制；異構智慧型體多協調部分脈衝控制；多目標跟蹤控制及其協同行為、多分層網路的混雜協同控制等。設計了相應的控制協定，分析了網路的多吸引性與網路拓撲結構，網路分層分塊及網路環境等的關係。其次，基於非線性複雜網路、捕食-食餌網路、時滯基因調控網路、滯後神經網路、非線性自治網路，研究了複雜動態網路的多混沌、多分岔等問題。分析了網路多混沌、多分岔現象的產生和消失，失穩的出現和控制等多吸引性動力學行為，取得了多吸引性行為與網路初始值的擾動、網路拓撲結構、網路系統參數等的關係。然後，研究了複雜動態網路的多吸引性容錯控制問題，包括網路的容錯一致性，電網的級聯故障，驅動器故障，電網多線路中斷檢測等問題。構建了觀測器檢測模型，機率級聯故障模型，驅動器故障模型，電網中斷檢測模型等。基於模型，設計了基於自適應觀測器的一致性協定，取得了網路容錯一致性的條件；取得了電網初始故障規模與最終故障規模的關係；設計了容錯自適應控制律，取得了輸出-干擾性能指標的上界；提高了電網多線路中斷能容忍能力。最後，研究了多吸引性最優跟蹤性能的最佳化設計，包括基於頻寬限制，通道輸入能量限制的最優跟蹤性能的最佳化設計；多輸入多輸出的最優跟蹤性能等問題。設計了新的跟蹤性能指標，得到了關於輸入信號，通信參數，修改因子，頻寬和信道噪聲的最優跟蹤性能的關係；取得最優修改跟蹤性能和最優通信濾波之間的關係；取得了數據包丟失約束和修改跟蹤性能之間的關係。本項目的研究促進和拓展了複雜網路多吸引性行為的理論和方法，對構建安全高效的電網、生物網、通訊網等具有重要的指導作用和實際意義。