延时耦合复杂动力网络的全局混沌同步

利用Lyapunov稳定性理论,结合线性矩阵不等式方法,给出了具有耦合延时的复杂动力网络全局指数同步的时滞无关和时滞相关的若干条件.同时以Duffing混沌系统为例,应用时滞相关条件,得到了保证同步状态全局指数稳定的时滞上界,并与已有结论作比较,验证了结论的保守性有所减弱.数值仿真结果也说明理论分析的正确性.     

复杂网络的同步与复杂多个体系统的一致性

简要的回顾过去10年课题组在复杂网络的同步与复杂多个体系统的一致性研究方面的主要进展,同时展望该领域将来发展的趋势与挑战.     

复杂网络输出同步及稳定性分析

针对现实复杂网络系统的状态经常难以观测,甚至观测不到,而有时仅部分状态能达到同步就能满足需要的情况,讨论了复杂网络输出同步问题.首先提出了复杂网络的输出同步概念,然后考虑了输出矩阵为奇异和非奇异的两种情况下的稳定性问题,给出了输出达到同步的几个充分条件.最后给出算例表明了在不满足状态同步的情况下,可实现复杂网络系统输出同步.     

复杂网络的线性广义同步

基于Lyapunov 稳定性理论,研究了两个复杂网络的线性广义同步(LGS)问题．通过构造控制器实现了两个参数不确定时滞复杂网络的LGS,给定驱动网络以及线性映射,可以构造响应网络来实现LGS．结果可用于指导能源供求网络、金融网络等的平衡发展．以企业家激励网络及企业经济增长要素网络进行数值仿真,参数不确定也可实现两个网络的LGS, 从而在一种和谐同步发展的状态下,能更好的实现企业经济的稳步发展．当企业家激励网络参数未知时,可构造响应网络来实现LGS, 一方面可对该网络进行同步控制,达到预期的效果; 另一方面可对参数进行辨识, 确定网络结构．     

复杂网络的同步和拓扑结构的识别

简要介绍中国在复杂网络同步和拓扑结构识别方面的研究进展,特别是课题组在这些方面的工作.     

群结构时空网络的同步

为了研究群结构时空网络中的同步现象,运用线性稳定性分析方法和强耦合极限近似,得到时空网络中群同步的本征值关系、拓扑条件及比值条件,给出了判断时空网络是否能发生群同步的判据,并在具体的一般网络中得到验证。发现了小集团结构的重要性,它们可以决定如何在各个群之间加入连接才能达到群同步以及达到群同步的最好的连接方式。通过观察其中最大的小集团,可以判断群同步发生的临界耦合强度。给出了同步相图,整个时空网络存在5个状态：完全不同步状态（US）、群同步状态（GrS）、群内同步状态（IS）、完全同步状态（CS）和过渡状态。当把两个群构成的网络扩展到多个群,扩展到整个二维时空,可以看到不同的斑图转换,得到网络从完全不同步到完全同步的多种路径。     

系统科学与复杂网络研究

从模型的角度出发，分析系统科学所讨论的几类模型，总结研究这些模型的主要概念和主要方法；依据当前复杂网络研究的实际，提出系统科学和复杂网络结合研究的思路、具体方法、应注意的问题。     

一类复杂动态网络的鲁棒H∞同步

针对一类由Lur'e系统组成的复杂动态网络,研究其鲁棒H∞同步问题,其中每个子系统所受的干扰为一个能量有界函数.基于Lyapunov稳定性理论,给出了使网络达到同步并能满足给定的H∞性能指标的同步判据,即一组LMIs有解,且所设计的控制器的参数可由LMIs的解给出.仿真中以蔡氏振荡器组成的复杂网络为例,验证了所提方法的...     

复杂网络研究与复杂现象

复杂网络研究为探讨复杂系统的性质提供了一个新的视角。简述了复杂网络的基本概念，对网络的结构与功能作了概略的介绍，包括小世界网和无标度网的结构特点。通过对小世界网络中小世界特征的度量，讨论了复杂网络对复杂系统研究的启示，并对生物进化过程中生物的复杂性增加在蛋白质相互作用网络中的体现做了尝试性的说明，以此为基础，对随机性与规则性之间可能产生的复杂现象进行了初步讨论。     

复杂网络的特征谱及其应用

网络的特征谱与网络的拓扑密切相关，通过研究特征谱可以更好地了解网络的结构涌现和动力学特性。本文总结了近年来在网络特征谱方面的研究进展，首先介绍了3类重要网络模型邻接矩阵的特征谱密度和网络结构的关系及其在网络中心性和二分性中的应用，接着介绍了谱序列中存在的标度不变性和结构涌现，然后介绍了网络Laplacian矩阵的特征谱与网络同步之间的关系以及在分析网络社团结构中的应用，最后指出了进一步研究的方向。     

网络型耦合复动力系统的同步动力学

通过讨论网络型耦合复动力系统的同步动力学问题,给出了该系统同步流形稳定性的分析方法,得到了网络型耦合复动力系统局部同步和全局同步的充分条件。所得的结果可以应用到由一个典型的复洛伦兹系统构成的网络耦合复动力系统,数值仿真表明理论结果的正确性。     

复杂网络确定性模型研究的最新进展

复杂网络的确定性模型在复杂网络建模领域起着不可或缺的作用。按照复杂网络经典模型发展的先后次序,依次对随机图、小世界网络、无标度网络以及加权网络确定性模型的研究现状进行较全面的综述,重点介绍了相关模型的构造及其主要性质,并对复杂网络确定性模型未来的部分发展方向进行了展望。     

Cluster Synchronization in a Complex Dynamical Network with Two Nonidentical Clusters

This paper further investigates cluster synchronization in a complex dynamical network with two-cluster. Each cluster contains a number of identical dynamical systems, however, the subsystems composing the two clusters can be different, i.e., the individual dynamical system in one cluster can differ from that in the other cluster. Complete synchronization within each cluster is possible only if each node from one cluster receives the same input from nodes in other cluster. In this case, the stability condition of one-cluster synchronization is known to contain two terms： the first accounts for the contribution of the inner-cluster coupling structure while the second is simply an extra linear term, which can be deduced by the ＂same-input＂ condition. Applying the connection graph stability method, the authors obtain an upper bound of input strength for one cluster if the first account is known, by which the synchronizability of cluster can be scaled. For different clusters, there are different upper bound of input strength by virtue of different dynamics and the corresponding cluster structure. Moreover, two illustrative examples are presented and the numerical simulations coincide with the theoretical analysis.     

拓扑切换网络的脉冲控制

现实世界中许多复杂动力网络的状态不仅仪是单纯的连续变量或离散变量，而是两者同时存在与作用。基于这种现象，本文提出了一种新的拓扑切换复杂动力网络模型，并讨论了在脉冲控制下这种网络的镇定问题。最后给出了一个具体的数值示例和仿真结果，来阐明这种控制方法是有效的。     

刺激引起的小世界生物神经网络同步

同步现象广泛存在于脑神经活动中.本文构造了一个具有小世界连接特性的生物神经网络,数值模拟研究了外加刺激频率引起的放电同步现象.同时考虑网络结构对同步的影响,取网络耦合强度作为参量来研究它对网络同步的影响.研究发现,在某一个特定的共同外加刺激频率下,生物神经网络会出现尖峰同步放电现象.当网络的耦合强度增大时,使网络产生同步现象的频率点将会逐步增多.仿真结果表明不同的生物神经网络结构对输入信号的频率具有不同的选择性.     

复杂网络理论及其在航空网络中的应用

复杂网络理论是对复杂系统的高度抽象，它突出强调了系统的拓扑特征，其中许多性质如小世界性质、无标度性质等等已经得到了广泛的研究。本文从复杂网络的统计特性、结构模型以及在航空网络中的应用3个层次系统回顾了复杂网络的基本理论和应用现状，期望对航空网络规划问题的研究起到一定的借鉴作用。