基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法及系统,包括：考虑一类追随者网络并确认其领导节点；通过传感器获得各节点状态信息并建立误差网络模型，可以获得所述网络中每个节点的状态信息向量与跟踪状态信息向量；返回各邻接节点的状态信息并布置分布式负反馈控制器，所述分布式负反馈控制器受到脉冲扰动的影响，并根据扰动类型判断脉冲起正作用还是反作用。由于本发明专利技术分别讨论了脉冲效应起积极作用与消极作用时控制器的表现，因此缩小了局限性，而且由于使用了一种离散的控制方法，设计了新的脉冲控制器，通过仅在某些时刻产生作用，在保证控制效果的同时可以有效地较低成本。

Distributed pulse synchronization method and system of complex network based on parameter variation

【技术实现步骤摘要】
基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法及系统
本专利技术涉及复杂网络同步的
，尤其是指一种基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法及系统。
技术介绍
当前，网络学科随着与如计算机、生物、控制等多学科的交叉融合，成为了研究领域与学科的研究重点。其中，网络的同步现象作为一种集群行为更引起了诸多研究人员的关注。至今为止，在学者发表的最新成果中，诸如负反馈控制器、牵制控制器等连续工作的控制器被广泛应用于实现复杂网络同步。然而，连续控制器由于其长时间的工作，控制成本较高，不能很好地降低控制代价，而离散控制器在连续系统上应用的有关成果较少。脉冲控制器通过在某一瞬间产生激励信号进行控制，激励信号的强度对控制器的控制效果有较大影响。然而，目前许多研究仅关注脉冲激励信号对同步效果有益时的控制器设计，对于当激励信号起反作用时，脉冲控制器的同步效果研究较少。到目前为止，对于设计分布式控制器而言，获得复杂网络的全局信息是必需的。因此，仅通过使用系统的本地信息(即系统节点本身及其相邻接点的动态信息)来设计一些分布式控制协议将是一个挑战。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中当激励信号起反作用时，脉冲控制器的同步效果研究较少，导致局限性大的问题，从而提供一种缩小局限性的基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法及系统。为解决上述技术问题，本专利技术的一种基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法，包括如下步骤：考虑一类追随者网络并确认其领导节点；通过传感器获得各节点状态信息并建立误差网络模型；返回各邻接节点的状态信息并布置分布式负反馈控制器；所述分布式负反馈控制器受到脉冲扰动的影响，并根据扰动类型判断脉冲起正作用还是反作用，当所述脉冲起正作用时，生成新的脉冲控制器，与所述分布式负反馈控制器同时对所述网络起控制效果，所述网络在所述分布式负反馈控制器和所述新的脉冲控制器的动态平衡下达到同步；当所述脉冲起反作用时，生成新的脉冲扰动，与原随机扰动同时对所述网络起干扰效果，所述网络在所述分布式负反馈控制器的控制效果下达到同步。在本专利技术的一个实施例中，所述根据扰动类型判断脉冲起正作用还是反作用的方法为：判断参数的大小，当δ＞1时，所述脉冲起反作用，当0＜δ≤1时，所述脉冲起正作用。在本专利技术的一个实施例中，当δ＞1时，指数同步的同步速率为其中λ是方程的特解；当0＜δ≤1的情形，指数同步的同步速率为其中λ′是方程的特解。在本专利技术的一个实施例中，所述网络是指一类具有多重时滞并受到随机扰动影响的复杂网络。在本专利技术的一个实施例中，所述传感器布置在所述各个节点上，通过所述传感器获得所述复杂网络中每个节点的状态信息向量与跟踪状态信息向量，通过定义误差向量得到误差网络模型。在本专利技术的一个实施例中，所述复杂网络是指由多个耦合节点组成的网络。在本专利技术的一个实施例中，所述分布式负反馈控制器是实现所述追随者网络与领导者系统之间同步的充分条件。在本专利技术的一个实施例中，所述分布式负反馈控制器受到脉冲影响后，当脉冲系数较小，认为所述分布式负反馈控制器受扰动后构成新的脉冲控制器，且脉冲信号对同步起到积极作用，从而构成了新的组合控制器；当脉冲系数较大时，此时认为控制器受扰动后构成噪声，且脉冲信号对同步起到消极作用，与原扰动一同对网络同步构成干扰。在本专利技术的一个实施例中，所述新的组合控制器是指所述分布式负反馈控制器和所述新的脉冲控制器的组合。本专利技术还提供了一种基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步系统，包括领导节点模块，用于考虑一类追随者网络并确认其领导节点；误差网络模型模块，用于通过传感器获得各节点状态信息并建立误差网络模型；分布式负反馈控制器模块，用于返回各邻接节点的状态信息并布置分布式负反馈控制器；同步模块，所述分布式负反馈控制器受到脉冲扰动的影响，并根据扰动类型判断脉冲起正作用还是反作用，当所述脉冲起正作用时，生成新的脉冲控制器，与所述分布式负反馈控制器同时对所述网络起控制效果，所述网络在所述分布式负反馈控制器和所述新的脉冲控制器的动态平衡下达到同步；当所述脉冲起反作用时，生成新的脉冲扰动，与原随机扰动同时对所述网络起干扰效果，所述网络在所述分布式负反馈控制器的控制效果下达到同步。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术使用了一种离散的控制方法，设计了脉冲控制器，通过仅在某些时刻产生作用，在保证控制效果的同时可以有效地较低成本；考虑到在生产过程中，控制器会由于恶劣的工作环境受到扰动，对于具有随机干扰的Lur′e系统组成的复杂网络，本专利技术讨论了当脉冲效果起到反作用，即此时脉冲控制器看作扰动时，复杂网络的同步条件，并得到了相应的指数同步速率；考虑到工业过程中信号延迟等现象，本专利技术考虑了一类具有多重时变时滞的Lur′e动力网络，从结论中可以发现，更小的时滞上界可能加速复杂网络的同步速率；引入了平均脉冲引理以估计柯西矩阵，与传统的通过给定脉冲间隔的上下界的方法相比，可以有效地减少所得到同步条件的保守性；在复杂网络中存在的多重时滞，本专利技术在进行柯西矩阵的估计后扩展了变分公式在脉冲系统参数的应用，同时通过一些数学方法得到了指数同步速率；本专利技术得到了一些动力网络的时滞独立同步条件，可以发现复杂网络的同步速率与时滞的上界是紧密相关的。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1是本专利技术基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法流程图；图2是本专利技术脉冲影响的示意图；图3是本专利技术与s1(t)间误差演化曲线；图4是本专利技术与s2(t)间误差演化曲线；图5是本专利技术与s3(t)间误差演化曲线；图6是本专利技术动态误差网络整体误差演化曲线。具体实施方式实施例一如图1所示，本实施例提供一种基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法，包括如下步骤：步骤S1:考虑一类追随者网络并确认其领导节点；步骤S2:通过传感器获得各节点状态信息并建立误差网络模型；步骤S3:返回各邻接节点的状态信息并布置分布式负反馈控制器；步骤S4:所述分布式负反馈控制器受到脉冲扰动的影响，并根据扰动类型判断脉冲起正作用还是反作用，当所述脉冲起正作用时，生成新的脉冲控制器，与所述分布式负反馈控制器同时对所述网络起控制效果，所述网络在所述分布式负反馈控制器和所述新的脉冲控制器的动态平衡下达到同步；当所述脉冲起反作用时，生成新的脉冲扰动，与原随机扰动同时对所述网络起干扰效果，所述网络在所述分布式负反馈控制器的控制效果下达到同步。本实施例所述基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法，所述步骤S1中，考虑一类追随者网络并确认其领导节点，从而可以将本专利技术中的同步问题可以看作一类领导-跟随问题；所述步骤S2中，通过传感器获得各节点状态信息并建立误差网络模型，可以获得所述网络中每个节点的状态信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：考虑一类追随者网络并确认其领导节点；/n步骤S2：通过传感器获得各节点状态信息并建立误差网络模型；/n步骤S3：返回各邻接节点的状态信息并布置分布式负反馈控制器；/n步骤S4：所述分布式负反馈控制器受到脉冲扰动的影响，并根据扰动类型判断脉冲起正作用还是反作用，当所述脉冲起正作用时，生成新的脉冲控制器，与所述分布式负反馈控制器同时对所述网络起控制效果，所述网络在所述分布式负反馈控制器和所述新的脉冲控制器的动态平衡下达到同步；当所述脉冲起反作用时，生成新的脉冲扰动，与原随机扰动同时对所述网络起干扰效果，所述网络在所述分布式负反馈控制器的控制效果下达到同步。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：考虑一类追随者网络并确认其领导节点；
步骤S2：通过传感器获得各节点状态信息并建立误差网络模型；
步骤S3：返回各邻接节点的状态信息并布置分布式负反馈控制器；
步骤S4：所述分布式负反馈控制器受到脉冲扰动的影响，并根据扰动类型判断脉冲起正作用还是反作用，当所述脉冲起正作用时，生成新的脉冲控制器，与所述分布式负反馈控制器同时对所述网络起控制效果，所述网络在所述分布式负反馈控制器和所述新的脉冲控制器的动态平衡下达到同步；当所述脉冲起反作用时，生成新的脉冲扰动，与原随机扰动同时对所述网络起干扰效果，所述网络在所述分布式负反馈控制器的控制效果下达到同步。


2.根据权利要求1所述的基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法，其特征在于：所述根据扰动类型判断脉冲起正作用还是反作用的方法为：判断参数的大小，当δ＞1时，所述脉冲起反作用，当0＜δ≤1时，所述脉冲起正作用。


3.根据权利要求2所述的基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法，其特征在于：当δ＞1时，指数同步的同步速率为其中λ是方程的特解；当0＜δ≤1的情形，指数同步的同步速率为其中λ′是方程的特解。


4.根据权利要求1所述的基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法，其特征在于：所述网络是指一类具有多重时滞并受到随机扰动影响的复杂网络。


5.根据权利要求4所述的基于参数变分法的复杂网络分布式脉冲同步方法，其特征在于：所述传感器布置在所述各个节点上，通过所述传感器获得所述复杂网络中每个节点的状态信息向量与跟踪状态信息向量，通过定义误差向量得到误差网络模型。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤泽，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32