束流传输网络中束晕-混沌的控制与同步方法的若干进展

强流质子加速器的束流传输是国内外关注的一个重要课题.总结了一类规则网络--传统的规则束流输运网络中束晕-混沌的控制与同步方法的研究进展.着重综述混合网络--具有小世界和无标度拓扑结构的的束流输运网络中束晕-混沌的控制与同步方法的研究新进展,介绍线性耦合控制法和噪声驱动法,着重总结全局耦合与局部反馈结合的多目标分区控制与同步方法,该思想方法适用于任何由混沌节点耦合的复杂网络的控制与同步,具有应用潜力.     

择优选择节点构成的复杂网络模型研究

针对Barabasi-Albert无标度网络模型(BA模型)模拟现实世界的局限性,在其算法基础上作了适当扩展,将原算法中新节点加入每次依概率全局择优的机制改为首先全局择优选择节点构成初始模型后,新节点以等概率连接的机制,并依新算法生成扩展BA模型。依据二者度分布等静态统计量性质进行性态比较,证实了扩展模型的拓扑结构和发展状况更接近于现实网络,并且扩展模型生成网络的鲁棒性更好。     

具有无标度拓扑结构的耦合映象格子的同步与控制

研究了具有无标度拓扑结构的耦合映象格子的同步和控制，为此，采用3种反馈方法（常数反馈和两种时延反馈）对系统的部分节点进行控制以达到所期望的状态。分别计算和分析了控制后产生的新分岔图。同时发现：对于第一种时延反馈控制，临界反馈控制值线性地随着耦合映象格子的耦合强度的线性增长而增大；当控制强度大于临界反馈控制值时，具有无标度拓扑结构的耦合映象格子系统会失去同步状态进而出现间歇振荡现象。     

基于高聚集性无标度网络模型的微粒群算法

受无标度网络结构特性的启发,将BA模型的"择优连接"机制进行扩展,引入微粒群群体组织方式的构造过程,提出基于高聚集性的无标度网络模型的微粒群算法。算法初期微粒被随机分布在环形结构中,随着搜索的进行不断增加新的微粒,并依据节点度和节点间的距离增加新的连接,最终形成具有高聚集性的无标度网络模型。这样,群体中多数微粒进行局部范围的搜索,而少量微粒按照全局模式搜索,两种方式相互制衡。仿真实验表明,改进后的算法能获得更好的收敛精度和进化速度。     

内部演化的BA无标度网络模型

在BA(Barabási-A lbert)无标度网络模型的基础上,考虑网络节点增长的同时,网络已有节点连线也在增加。在这个BA网络改进模型中,引入了两个主要参数q1,q2,通过理论分析,导出了这个内部演化的增长网络的度分布,发现它仍然具有无标度网络的一般性质,BA无标度网络是它的一种特殊情形。数值仿真验证了理论分析的正确性。这个改进模型比BA网络模型具有更广泛的实际背景,利用它可以更真实地模拟与刻画现实中许多复杂网络的演化及其特征。     

基于结构建模的装备体系结构可靠性混合模型

针对武器装备体系复杂多样的特点,从结构角度分析了装备体系可靠性。在体系结构层次划分的基础上,提出了一种兼具无标度和小世界特性的混合模型描述体系结构。在随机故障和蓄意攻击两种失效模式下,对本文建立的混合模型和无标度（Albert-lásló Barabasi and Réka Albert, BA）模型、小世界（word small, WS）模型的结构可靠度进行对比分析。结果表明,3种模型结构可靠度随失效率增加均呈现不同程度下降,而混合模型下降最缓慢。因此,使用该混合模型对武器装备体系结构可靠度进行评估是可行的,有利于为保护体系关键节点和链路提供决策依据,从而进一步优化体系结构。     

基于负载最近邻偏好分配的复杂网络连锁效应

为深入研究复杂网络抵制连锁故障的鲁棒性,围绕影响连锁故障传播的最重要物理量负荷,基于负荷最近邻偏好分配的原则对节点崩溃后的动力学过程进行建模。基于该模型对ER随机网络和BA无标度网络模型的连锁故障条件进行解析分析,推导了网络免疫连锁故障的临界值公式,数值模拟获得了复杂网络抵制连锁故障的鲁棒性与网络模型拓扑参数的关系以及负荷初始强度参数和负荷分配系数对网络连锁故障的影响,并对解析分析的结果进行了验证。     

陆运快递网络的复杂结构特性及演化模型

陆运快递网络是快递企业包裹投递的基础,对其投递业务的完成具有重要影响。借鉴复杂网络理论研究方法,对陆运快递网络的复杂结构特性进行度量和分析,发现陆运快递网络是一个小世界网络,其度分布形式为无标度分布,存在明显地与地理位置相关的社区结构,并表现出富人俱乐部现象和节点度异配特性。根据这些结构特性,在BA无标度网络模型的增长和优先连接机制中,引入边的增长机制和节点城市的地理位置因素,构建陆运快递网络演化模型。仿真结果表明,该模型重构了陆运快递网络的主要结构特性,从理论层面揭示了陆运快递网络的生成演化机理,为快递企业在实践中构建地面投递路线提供理论依据。     

考虑节点过载的复杂网络级联失效模型

针对现实网络中节点对负载的冗余能力,提出一种考虑节点过载状态的复杂网络级联失效模型。首先,根据过载系数、失效概率、剩余系数构建了级联失效模型;然后,基于节点的特性提出了过载节点负载分配策略;最后,运用BA无标度网络进行级联失效情况下的抗毁性仿真。结果表明:在过载节点负载分配策略中,混合分配策略整体上较优,能够显著控制级联失效的影响并且增加了网络的抗毁性;在一定范围内提高过载系数、分布系数有助于降低级联失效的影响,但提高到一定程度时效果并不理想;剩余系数存在某一值可增强网络的抗毁性。     

无标度网络中FDI技术溢出效应

在BA模型中引入技术相似程度这一变量,分析无标度网络的形成过程及其结构特点对FDI技术溢出效应的影响.仿真结果表明,新模型生成的网络具有无标度性.当节点之间的相对于外商的技术相似程度差异较大时,节点度分布变得相对比较均匀.网络中少数连接数较大的节点以及相对于外商高的技术相似程度对FDI技术溢出效应有重要影响,而网络的小世界特性以及节点间技术相似程度的差异,对于大节点企业所产生的影响起到一定的纠偏和调节作用.     

无线自组网的自适应同步技术研究

研究了无线自组网中动态拓扑下节点时间同步存在的问题,提出了一种自适应的时间同步算法。通过采用基于发送-接收模式的同步方法建立节点之间的时延关系表,运用局部加权回归对洪泛时间同步协议中的时间戳进行拟合,再对拟合曲线估计的时间和由节点的动态时延表得到的时间进行综合分析,完成节点时间同步。仿真结果表明,在动态无线自组网中,与传统的同步算法相比,所提算法使得同步过程所需传输的分组数量平均降低了30%左右,全网节点间的时钟同步精度平均提高了26%左右。     

机群多编队作战网络自同步

提出机群多编队协同作战复杂网络模型,基于复杂网络自同步原理,研究网络节点动力学和耦合强度给定不变情况下,网络拓扑结构对作战网络同步能力的影响。针对作战网络特点,以最大化网络同步能力和不同层级指控节点效能为优化目标,作战网络指控结构和作战环境对通信拓扑的限制为约束条件,建立作战网络自同步优化模型。采用遗传算法,通过调整作战节点之间的通信结构对上述模型求解。仿真实验表明,获得的优化网络在保持作战网络结构特点的同时,具备更小的网络特征值比和更快的一致性收敛速度。     

传感网络低占空比MAC协议同步机制研究

低占空比MAC协议通过节点休眠有效延长了传感网络的寿命,然而同步过程中许多节点监听多个计划,降低了协议的节能效果;同时节点休眠导致数据转发时延大大延长。提出了一种适用于低占空比MAC的新同步机制。基站成为唯一的同步发起者,它周期性地发布同步信息。其他节点仅监听一个计划并广播他们自己的休眠计划,多跳路径上的邻居节点交错监听周期。在一个树型拓扑网络上的仿真试验表明,此同步机制可以在更少能量的条件下进一步减少低占空比MAC的系统时延,提高网络在较重负载下的吞吐量。     

Exponentially adaptive synchronization of an uncertain delayed dynamical network

Over the past decades, complex networks have been prosperous greatly in various fields of sciences and engineering. Much attention has been given to investigate the synchronization of complex networks in recent years. However, few work has done for the networks with uncertain parameters and unknown topology. In this paper, to further reveal the dynamical mechanism in complex networks with time delays, an uncertain general complex dynamical network with delayed nodes is studied. By constructing a drive network and a suitable slave network, several novel criteria for the networks consisting of the identical nodes and different nodes have been obtained based on the adaptive feedback method. Particularly, the hypotheses and the proposed adaptive laws for network synchronization are simple and can be readily applied in practical applications. Finally, numerical simulations are provided to illustrate the effectiveness of the proposed synchronization criteria.     

某酸浸冶炼生产物理信息系统的复杂网络特征

以一个实际镍钴酸浸冶炼工业过程为对象,将工艺装置、阀门、检测仪表、执行机构、控制系统抽象成网络的节点,将物流管道、通信线路抽象成网络的边,进而形成复杂信息物理系统网络。通过统计分析,首次发现该生产系统网络的拓扑结构具备复杂网络的典型特征,即无标度特性和小世界特性,同时具有分层结构。最后,通过分析推测其它复杂流程生产信息物理系统所形成的网络也具备类似特征。     

基于多跳位置估计的无线光自组网拓扑重构

设计了基于多跳位置估计的无线光移动自组织网络拓扑重构方法,该方法不依赖定位系统,如全球定位系统(global positioning system, GPS)等,也不需要无线电通信辅助,仅采用自由空间光(free space optical, FSO)对网络中其他节点进行方向和距离估计,位置估计信息通过多跳方式传递,用于建立重构链路,增加节点连通度,提高网络性能。该方法分析了多跳节点间的位置不确定区域,并提出了覆盖不确定区域的光波束分配算法用于新的FSO链路建立。仿真表明,在节点规模小于20的自组织网络中,光束发散角大小与距离估计误差决定相对定位精度,并影响重构网络节点端到端性能,通过减小发散角并提高光检测灵敏度,该方法的性能接近基于GPS定位的重构方法。     

Data-Driven Leader-Follower Output Synchronization for Networked Non-Linear Multi-Agent Systems with Switching Topology and Time-Varying Delays

This paper studies the output synchronization problem for a class of networked non-linear multi-agent systems with switching topology and time-varying delays. To synchronize the outputs, a leader is introduced whose connectivity to the followers varies with time, and a novel data-driven consensus protocol based on model free adaptive control is proposed, where the reference input of each follower is designed to be the time-varying average of the neighboring agents’ outputs. Both the case when the leader is with a prescribed reference input and the case otherwise are considered. The proposed protocol allows for time-varying delays, switching topology, and does not use the agent structure or the dynamics information implicitly or explicitly. Sufficient conditions are derived to guarantee the closed-loop stability, and conditions for consensus convergence are obtained, where only a joint spanning tree is required. Numerical simulations and practical experiments are conducted to demonstrate the effectiveness of the proposed protocol.     

Agent-Based Simulation of Rumor Propagation on Social Network Based on Active Immune Mechanism

To simulate the rumor propagation process on online social network during emergency, a new rumor propagation model was built based on active immune mechanism. The rumor propagation mechanisms were analyzed and corresponding parameters were defined. BA scale free network and NW small world network that can be used for representing the online social network structure were constructed and their characteristics were compared. Agent-based simulations were conducted on both networks and results show that BA scale free network is more conductive to spreading rumors and it can facilitate the rumor refutation process at the same time. Rumors paid attention to by more people is likely to spread quicker and broader but for which the rumor refutation process will be more effective. The model provides a useful tool for understanding and predicting the rumor propagation process on online social network during emergency, providing useful instructions for rumor propagation intervention.     

BA模型的三种扩展

无标度网络的发现，使人类对于复杂网络的认识进入了一个新的天地．BA模型是对于这种新认识的第1个抽象模型．由于考虑了系统的成长性和连接的择优性，BA模型给人们带来了很多启发．但是BA模型的两个基本假定，对于解释许多现实中的现象来说过于简单，与现实的网络还有较大的距离．所以，作者试图对BA模型进行扩展，即根据现实中的网络，增添某些假定，并通过计算机模拟进行观察，以便进一步探索复杂网络系统的规律．对BA模型的扩充考虑了3个因素：择优选择的成本；边的重新连接；网络的初始状态．实验结果表明，在考虑了这些因素之后，BA模型的基本结论并没有变化，它们的影响在于演化过程的某些方面，例如在某些极端条件下的演变趋势等．