信息物理融合系统的分布式采样控制

针对信息物理融合系统(CPS)中的协调采样控制问题,提出了一种分布式控制算法.首先将CPS中的物理过程和数据信息处理过程建模为一组耦合关联的子系统和一组可以相互通信的控制器;然后利用输入延迟方法构造Lyapunov-Krasovskii函数,并对系统的稳定性进行了研究;接着基于稳定性理论,给出了系统在分布式采样控制律下的稳定性条件,并在此基础上设计了一种分布式采样控制算法.数值仿真结果表明:当控制器通信连接与系统耦合程度相当时,用于控制耦合程度较强的子系统控制器增益较小;当最大采样时间变大时,控制器的控制约束量变大;文中提出的算法能根据物理过程的耦合关系合理地配置CPS中的控制器资源.     

规则网络中流耦合作用对爆发式同步的影响

耦合振子系统的爆发式同步是许多生物系统自组织动力学行为的内在机制之一,因而倍受关注.考虑到现实生活中许多振子之间的相互作用是非对称性的,通过理论分析和数值计算方法,详细研究了规则网络中,流耦合作用对耦合相振子系统爆发式同步动力学行为的影响.结果表明,非对称的流耦合作用,在具有特定频率空间分布的耦合相振子系统中,有利于促进耦合相振子系统产生爆发式同步.耦合系统达到爆发式同步所需的临界耦合强度与流耦合强度成线性关系.此外,在同步区间可观察到集中锁相和分散锁相两种同步形式共存.通过理论分析,给出了流耦合作用对促进耦合相振子系统爆发式同步的内在机制.研究结果可以为更好地理解非对称耦合作用下耦合相振子系统的自组织现象提供理论支持.     

脉冲耦合复值神经网络的全局渐近同步

本文研究多个复值神经网络在脉冲耦合机制下形成复杂网络系统的全局渐近同步问题.首先,基于序列连通和Dirac函数,引入网络节点仅在离散时刻进行信息交互的脉冲耦合策略.其次,通过直接误差方法及迭代思想建立脉冲耦合复值神经网络渐近同步的判别条件.最后,给出相关数值实例及仿真来验证理论结果的正确性和有效性.     

混沌Lur'e系统的输出反馈脉冲同步

相对于连续时间控制,脉冲控制的优点在于只需在离散时刻施加由对状态采样产生的脉冲就可以实现受控系统的稳定,从而提高了带宽使用效率,脉冲控制已成为复杂系统镇定与同步的一种重要控制方法.然而,现有的脉冲同步结果大多数是基于时不变的Lyapunov函数分析方法,该方法只能利用脉冲区间的上界信息,所提出的脉冲同步方案需要假设系统...     

利用动力学去耦合脉冲增大和调节量子相干性和三体纠缠

本文研究了动力学去耦合脉冲对腔量子电动力学系统中量子相干性, 量子失谐和量子纠缠的影响, 发现动力学去耦合脉冲不仅能够增大系统中两原子之间的量子相干性, 同时也能增大它们之间非经典关联（量子失谐和量子纠缠）. 同时, 凭借迹距离的方法, 探讨了动力学去耦合脉冲增大两原子之间量子相干性的原因, 通过探究可以看出动力学去耦合脉冲能够控制和加速量子信息从其他子系统回流到两个原子中去, 并减少两原子子系统和其他子系统之间的量子信息流动, 从而增加两原子间的量子相干性和非经典关联. 最后, 利用保真度的方法研究了系统中三体纠缠出现的情况, 结果显示在不同的时间, 系统中会出现三体纠缠, 特别值得指出的是, 可以通过动力学去耦合脉冲来调节和增加系统中三体纠缠出现的时间.     

基于非连续控制协议的切换耦合神经网络有限时间二分同步

该文考虑了符号图下具有非连续激活函数的切换耦合神经网络有限时间二分同步问题.基于Lyapunov稳定性理论,针对结构平衡图和结构非平衡图,分别设计了相应的非连续控制协议,获得了耦合网络实现有限时间二分同步的判别准则.借助微分包含与集值李导数理论,保证了耦合非连续神经网络在非连续控制协议下的有限时间同步,获得了收敛时间的...     

非自治铁磁谐振电路过电压脉冲时滞同步抑制方法研究

针对铁磁谐振事故产生的过电压会对电力设备产生危害的问题,从对一典型铁磁谐振电路的非线性特性分析入手,并考虑铁磁谐振过电压从检测到加入抑制措施会产生一定的时滞,提出了一种考虑时滞因素的脉冲同步铁磁谐振抑制方法。该控制方法可以使得发生谐振的电路系统与正常工作系统实现同步,从而抑制铁磁谐振过电压的幅值,降低系统风险。利用Simulink软件对提出的控制方法进行仿真计算,结果表明:不考虑时滞因素加入脉冲控制,系统达到同步状态所需时间约为1.5s,加入时滞后脉冲同步所需时间约为1.0s,同步所需时间能够缩短33%;通过和未考虑时滞因素的常规脉冲同步方法进行对比及对电路中非线性电感两端电压的监测,表明该方法能够快速有效地实现铁磁谐振过电压的同步抑制。研究工作为保障电力系统安全提供了新的思路。     

基于电磁感应透明的量子信息存储研究

量子信息是量子力学与信息科学交叉的前沿领域,如何对量子信息进行存储和处理是人们研究的核心问题之一.采用数值模拟方法研究基于电磁感应透明技术存储光量子信息,并考虑了信号场与原子系统的耦合系数、原予弛豫率和控制光场强弱变化等对存储过程的影响.结果表明,存储后输出的信号脉冲强度随着耦合系数的增大而增大、随着原子驰豫率的增大而减小、随着控制光强的增大而增大.此外,控制光的强弱也对信号脉冲的存储位置产生影响.     

脉冲控制的双向耦合混沌广义同步

基于Lyapunov稳定性和脉冲控制理论,研究了脉冲控制的双向耦合混沌系统的广义同步问题,理论给出了系统间达到广义同步时的充分条件。用混沌系统及超混沌系统进行了数值仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。     

耦合混沌系统的脉冲拟同步

研究了在参数失配的情况下,采用脉冲控制方式实现耦合混沌系统的拟同步条件.通过详细的理论分析和严谨的理论推导,得出了在欧式范数下误差边界以及误差边界、脉冲间隔和控制增益的函数关系.最后,利用MATLAB进行数值仿真,验证此方法的可行性和有效性.     

基于脉冲算法的多智能体系统编队牵制控制

在有向动态网络结构下,利用平均脉冲间隔分别研究带有同步脉冲、不活跃脉冲及失步脉冲的领导者时变编队控制问题;将领导者时变编队控制问题和跟随者时变牵制控制问题分别转换为渐近稳定性问题,并为3种脉冲情况下的领导者渐近稳定性问题提出统一格式的准则;结合该准则提出一个充分条件,进而证明基于脉冲算法的领导者的状态能够实现时变编队控制,同时跟随者的状态收敛到领导者形成的凸包。结果表明:基于脉冲算法的线性多智能体系统可以实现编队牵制控制;数值仿真实例验证了结果的有效性。     

节点含时滞的输出耦合复杂网络的自适应脉冲同步

针对节点含时滞的输出耦合动态网络模型,基于Lyapunov稳定性理论和时滞脉冲微分方程理论,设计了复杂网络同步自适应脉冲控制器,给出网络同步的充分条件,保证动态网络渐近同步于任意指定的网络中单独节点的状态,进而实现该网络的同步.理论推导和数值结果均表明该同步方法的有效性及可行性.     

单质体非线性系统基于趋近律的谐振控制同步分析

基于单质体双激振源非线性振动机械的机电耦合动力学模型,构造了双激振电机的转速差、相位差状态空间方程,提出了双激振电机基于滑模趋近律的谐振控制同步策略.针对该类非线性振动机械的谐振同步特性——对外干扰的敏感性,引入卡尔曼滤波器,建立了双激振电机基于卡尔曼滤波器的滑模趋近律谐振同步控制方案.通过仿真实验数据分析,验证了文中建立的谐振同步控制策略对该类振动机械同步运动控制的有效性,可使双激振电机获得满意的谐振同步运动效果.     

Lur’e混沌系统的脉冲控制同步

对Lur'e混沌系统的脉冲控制同步问题进行了理论分析, 利用脉冲微分方程理论给出了脉冲控制同步的充分条件, 并对脉冲控制同步时间间隔的上界值作了估计.最后通过仿真进行了验证.     

基于特征值谐振的PSWFs正交脉冲检测方法

针对正交脉冲通信系统采用相关解调检测方法,存在对同步偏差敏感、需存储模板脉冲信号的问题,根据椭圆球面波函数(PSWFs)脉冲谐振机理,以微分定义式的特征值为检测参数,从多路叠加脉冲中筛选检测出对应特征脉冲上加载的信息,提出一种基于特征值谐振的PSWFs正交脉冲检测方法.仿真结果表明:对比基于波形相关的解调检测方法,提出的检测方法虽在理想同步条件下误码性能略差,但对同步精度要求很低,在非理想同步条件下展现出很低的解调误码率,且不再须要提前存储模板脉冲,解决了传统相关接收方法存在的问题;该检测方法的适用性并不局限于PSWFs脉冲,可推广用于其他类型的非正弦信号.     

一类耦合时延复杂动态网络的输出脉冲同步研究

针对含有耦合时延的一类输出耦合复杂动态网络,研究该类复杂动态网络的脉冲同步问题。基于输出控制思想和脉冲时滞控制方法,设计一种新的输出脉冲控制器,使该类复杂动态网络实现同步,并给出同步条件。以Lorenz混沌系统作为节点动态进行数值仿真,结果表明所设计的脉冲控制器能够有效实现复杂动态网络的同步。     

一类带有时滞和时滞耦合复杂网络的脉冲同步

研究了耦合项和非线性项含有时滞的复杂网络的脉冲同步问题.根据可控的复杂网络达到同步时耦合项会自动消失,可以得到含有脉冲影响复杂网络的误差动态网络.根据脉冲微分方程的稳定性分析,建立合适的Lyapunov Krasovskii泛函,得到含有脉冲影响的复杂网络新的脉冲同步准则.最后,复杂网络的微分方程模型和误差系统仿真图说明了脉冲同步准则的有效性和正确性.     

复杂网络上的爆炸式同步

耦合振子系统的同步是统计物理和复杂系统研究的重要领域之一.过去几十年的研究表明,该系统中绝大多数同步化相变都是连续相变(二级相变),即序参量通过相变点后连续增长.但是最近发现在某些耦合振子系统中,同步可以表现为爆炸式(一级相变).其特征为序参量通过相变点后出现突然的跃变,并且随耦合强度变化,向前和向后的相变过程不可逆,存在磁滞区.由于爆炸式同步化与连续相变同步化有着本质上的不同,所以这一发现开拓了新方向,具有十分重要的意义.本文综述了这一方向目前的重要成果,主要包括频率和度关联振子系统的爆炸式同步、频率权重Kuramoto模型中的爆炸式同步、拥护者和反对者耦合网络中的爆炸式同步、多层网络上的爆炸式同步,以及爆炸式同步的形成机制和实验验证等.这些工作不仅极大地加深了我们对于复杂系统同步化的认识,促进同步理论的发展,而且能够为将来在相关领域的应用打下基础.     

复杂系统同步的自组织动力学与统计物理学

构建了复杂系统自组织同步行为的一般性序参量理论；讨论了利用Ott-Antonsen拟设等降维方法得到序参量的低维动力学方程，并从微观到宏观的不同层次介绍了复杂系统同步行为的机制、形式以及各种不同表现；探讨了异质耦合振子系统的同步序参量动力学，发现了异质耦合可以导致Bellerophon态.对于高阶网络耦合振子体系，通过研究，发现了突变性的去同步转变，该转变具有不可逆性；探讨了非线性序参量耦合振子系统的同步动力学以及同步附近各种类型的相变及相应序参量的标度性质；确定了集体动力学的突然去同步过渡、连续过渡和混合过渡等3种类型的相变.这些研究对于复杂系统集体行为的深入理解和应用有重要意义.     

热连轧活套系统的解耦补偿预测控制

针对热连轧活套系统的强耦合特性,提出一类基于预测原理的交叉解耦控制策略.将一个两输入两输出的强耦合系统分解成两个相互影响的单输入单输出的子系统.基于预测控制原理,在一个周期内,顺序更新每个子系统的控制律,并保留未来的预测控制信息,补偿子系统之间的耦合影响,然后开始新的循环.基于H∞原理,将预测值与实际值的误差作为扰动处理,降低子系统之间的耦合影响,提高控制精度,简化控制器设计,减轻计算机的负担.仿真结果证实了该方法具有较好的解耦效果和控制性能.