复杂网络的牵制控制

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1、复杂网络的控制张玉林2021/7/201报告提纲一、控制论二、混沌三、规则网络时空混沌的牵制控制四、无标度动态网络的牵制控制五、一般复杂动态网络的牵制控制2021/7/202一、控制论2021/7/203控制论1、控制论的发展2、控制论的主要方法3、控制论的主要特征2021/7/204控制理论作为一门科学技术，已经广泛地运用于我们社会生活的方方面面。洗衣机智能控制电冰箱温度控制2021/7/2051.两千年前我国发明的指南车，就是一种开环自动调节系统。指南车2.公元1086－1089年

2、（北宋哲宗元祐初年），我国发明的水运仪象台，就是一种闭环自动调节系统。水运仪象台2021/7/206标志阶段1.1947年控制论的奠基人美国数学家韦纳（N.Weiner）把控制论引起的自动化同第二次产业革命联系起来，并与1948年出版了《控制论—关于在动物和机器中控制与通讯的科学》，书中论述了控制理论的一般方法，推广了反馈的概念，为控制理论这门学科奠定了基础。控制论之父——韦纳2021/7/2072.我国著名科学家钱学森将控制理论应用于工程实践，并与1954年出版了《工程控制论》。钱学森

3、2021/7/208复杂系统理论：把系统的研究拓广到开放复杂巨系统的范筹，以解决复杂系统的控制为目标。回顾控制理论的发展历程可以看出，它的发展过程反映了人类由机械化时代进入电气化时代，并走向自动化、信息化、智能化时代。复杂航天器控制2021/7/209控制论的三个基本部分1.信息论。主要是关于各种通路（包括机器、生物机体）中信息的加工传递和贮存的统计理论。2.自动控制系统的理论。主要是反馈论，包括从功能的观点对机器和物体中（神经系统、内分泌及其他系统）的调节和控制的一般规律的研究。3.自动快速

4、电子计算机的理论。即与人类思维过程相似的自动组织逻过程的理论2021/7/2010控制论的四个特征第一个特征，是要有一个预定的稳定状态或平衡状态。例如在上述的度控制系统中，速度的给定值就是预定的稳定状态。第二个特征，是从外部环境到系统内部有一种信息的传递。例如，在度控制系统中，转速的变化引起的离心力的变化，就是一种从外部传递到统内部的信息。第三个特征，是这种系统具有一种专门设计用来校正行动的装置。例如速度控制系统中通过调速器旋转杆张开的角度控制蒸汽机的进汽阀门升降装置。第四个特征，是这种系

5、统为了在不断变化的环境中维持自身的稳定，内部都具有自动调节的机制，换言之，控制系统都是一种动态系统。2021/7/2011反馈控制系统基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环控制系统。反馈控制是自动控制的主要形式。在工程上常把在运行中

6、使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统，而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。2021/7/2012反馈控制系统反馈控制系统包括：（一）负反馈（negativefeedback）：凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相反，对控制部分的活动起制约或纠正作用的，称为负反馈1.意义：维持稳态2.缺点：滞后、波动（二）正反馈（positivefeedback）：凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相同，对控制部分的活动起增强作用的，称为正反馈意义：加速生理

7、过程，使机体活动发挥最大效应。反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。2021/7/20132021/7/2014二、混沌2021/7/2015混沌的产生下面是著名的洛伦兹吸引子。洛伦兹(E.N.Lorenz)是当代世界知名的动力气象学家、混沌理论的少有几位创立者之一。他在1963年发表的关于混沌

8、理论的开创性研究在被冷落了12年之久以后才得到广泛承认，并很快引发对混沌研究的热潮，由此诞生和发展起了一门新兴学科—混沌理论，成为现代新兴学科的代表。洛伦兹吸引子方程如下：2021/7/2016混沌的产生(续)2021/7/2017混沌的产生(续)奇异吸引子2021/7/2018湍流(turbulence)复杂、不规则、貌似游走无常的流体运动。例如：水流的漩涡；以前的理论解释：模态（modes）周期运动。当流体受到外力的作用时，一定数目的模态就被激发出来；没有模态被激发，流体就处于定常状态；如果