[发明专利]固定时间同步的耦合蔡氏电路自适应牵制控制方法及系统

说明书

本公开提供了一种固定时间同步的耦合蔡氏电路自适应牵制控制方法及系统，涉及网络自适应控制技术领域，方法包括建立耦合蔡氏电路的非线性复杂网络模型；构建耦合蔡氏电路拓扑关系图，并将拓扑关系图转换为强连通图，并同时将全部蔡氏电路节点划分为牵制点和非牵制点两个部分；构建耦合蔡氏电路系统误差模型，通过对耦合蔡氏电路系统同步误差进行分析，根据李雅普诺夫稳定性原理以及固定时间同步原理，设计牵制点的控制方法以及非牵制点与其连接节点之间的耦合强度公式；构建李雅普诺夫函数，根据牵制点的控制器输入以及非牵制点的耦合强度公式，求解耦合蔡氏电路达到同步的时间。本公开电路系统能在各种环境中在固定时间内达到同步。

技术领域

本公开涉及网络自适应控制技术领域，具体涉及固定时间同步的耦合蔡氏电路自适应牵制控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

一个典型的网络化复杂系统是由许多节点与连接两个节点之间的一些边组成的，其中节点用来代表真实系统中不同的个体，而边则用来表示个体之间的关系，通常是当两个节点之间具有某种特定的关系时连一条边，反之则不连边。有边相连的两个节点在网络中被看作是相邻的。网络化复杂系统的复杂表现在：1.结构复杂的主要表现为网络结构呈现多种不同特征。2.网络进化的主要表现为节点或连接的产生与消失。3.节点之间的连接权重存在差异，且有可能存在方向性。4.节点集可能属于非线性动力学系统，例如节点状态随时间发生复杂变化。5.网络化复杂系统中的节点可以代表任何事物。6.即以上多重复杂性相互影响，导致更为难以预料的结果。

由于互联网的高速发展，网络时代的到来，各种与网络相关的概念如雨后春笋般被相继提出。社会对于“网络化”的认知，从原来的网状的工具、电力网络、交通网络等，抽象到现在的互联网、人脑神经网等。可以说网络化无处不在，从而通过对网络化复杂系统进行深入的研究，可以发现和揭示出自然界和人类社会中的网络化复杂系统的共性和规律，理解和掌握网络化复杂系统的宏观特征。进一步可以通过理解和掌握的知识，通过调节网络化复杂系统，可以达到控制有益同步避免有害同步使得对自然和人类生活产生有利影响有益的同步如通讯网络中的同步可以用于对信号的鉴别，有害的同步如多个路由器发布信息时产生同步现象，造成网络拥堵，网速下降。

但是即使在存在扰动的情况下，网络化复杂系统的同步严重依赖于拓扑结构和耦合强度。在基于生成树或强连通拓扑的网络化复杂系统中实现同步的关键点是需要足够大的耦合强度才能克服节点扰动的影响。

有限时间同步已经得到了广泛的关注，因为已经证明其可以实现更快的同步。此外，有限时间控制器可以增强系统的鲁棒性，并且更能够抵消干扰。但是，有限时间控制的一个缺点是同步时间取决于系统初始条件，而实际网络化复杂系统并不总是知道初始条件。为了解决这个问题，固定时间控制理论的概念被引入，其中同步时间同步不受初始条件的影响。此外，固定时间控制系统的同步时间是一个有界常数，可以根据控制器的参数预测。在以往的很多研究中，假设耦合强度是常数且已知的，并且耦合强度对固定时间同步的影响尚未得到全面的研究。很明显，耦合强度可以进一步用于实现非牵制节点的固定时间同步并增强扰动抵抗能力。因此研究应专注于改进固定时间牵制控制策略和耦合调整算法，以解决持续扰动问题。

发明人发现，研究集中在针对对多种类型的扰动进行扰动抑制和同步问题研究，然而并没有注意到控制策略需要在每个节点上设计控制策略，这对于网络化复杂系统来说是不切实际的，同时耦合强度的单调增加可能会限制所提出的方法的适用性，现有方法无法解决在有限时间同步下同步时间受到系统初始状态的影响，而系统初始状态并非总是可知的，对于预测系统同步时间存在困难以及对于耦合蔡氏电路而言，在一个系统中具有许多节点，控制全部节点达成同步稳定需要耗费大量资源的问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了固定时间同步的耦合蔡氏电路自适应牵制控制方法及系统，提出固定时间自适应牵制控制策略和耦合调节方案，抑制对于节点的干扰负面影响，解决在固定时间同步下耦合强度对于同步时间的影响。