有向复杂网络的目标可控性分析

针对大型复杂网络难以控制的问题,本文主要对有向复杂网络的目标可控性进行研究。首先分析单输入下有向网络的目标控制,并将贪婪算法进行优化,同时对大型复杂网络的目标控制提出了新的算法。与贪婪算法相比,新算法引入对目标节点集施加免疫信号,可有效阻断免疫节点部分与外界的连接,有效避免干扰,提高网络目标控制的效率;新算法中的免疫方法结合随机免疫和熟人免疫这两种方法的优点于一体,可更大范围地移除网络中目标节点部分到非目标节点部分的出边。说明通过新算法寻找网络目标节点部分的最小驱动节点集更加高效方便。该研究为解决更为复杂图的目标可控性问题提供了方向和方法。     

有向网络能控性指数的上下界研究

研究网络可控性的重要前提是证明系统是可控的.网络的可控性是指通过施加适当的外部输入或者调节输入来控制整个网络,从而获得预期的状态.传统计算有向网络控制输入节点的方法是通过求解网络对应的二分图的最大匹配,由于这种方法对于网络节点的匹配方式没有施加限制,导致节点控制链路过长,造成网络控制信息传递存在延迟,影响网络的可控性性能.通过Kalman判据、PBH判据等可证明一定时间内系统是否可控,但是随着网络规模的增大,网络中节点之间的关系也变得更加复杂,单纯使用这类方法使得运算的复杂度变高.本文首先结合Kalman秩判据提出能控性指数K的下界算法(KMLA).通过确定网络达到可控状态时的能控性指数的下界,可以快速确定控制输入的控制节点集群.然后提出基于入度的能控性指数K的最小上界算法(KMUA).发现本文提出的KMUA算法能够使K值的上界更加接近网络达到步可控时的K值.结合具体的网络模型和实际的网络对能控性指数的上下界进行验证,结果表明本文提出的算法,结合能控性指数上下界,可优化节点的控制链长度.     

一类网络系统的结构能控性研究

针对网络系统中外部控制信号的数目和驱动节点的位置对系统结构能控性的影响,本文利用图论的方法对一类网络系统的结构能控性进行研究。分析外部控制信号数目固定且状态节点数目较少的网络,提出了最优控制框架的设计策略,确保该策略下网络获得的能控子空间维数最高;然后把该网络的拓扑结构按照既定规则进行扩展,增加了节点数目。基于最优控制框架的设计策略,在外部控制信号数目不受限制的情况下,得到了扩展后该类网络系统结构能控时所需要的外部控制信号的最少数目。该研究能更快速、准确地解决此类网络系统的结构能控性问题,具有一定的实际应用价值。     

基于ZigBee技术的分室控温供热系统设计

针对并联式供热系统,提出一种基于ZigBee技术的分室控温系统设计方案,可实现用户通过控制终端例如手机、PC机对各房间进行温度调节.系统采用CC2530作为无线传感器节点通信模块,C8051F124单片机作为MCU,进行了基于ZigBee协议的无线传感器网络协调器节点和终端节点软硬件设计,二者基于星状网络拓扑结构构成无线传感器网络.MCU进行数据计算处理后通过I/O接口对用户分集水器电动阀门进行开度控制.该系统具有硬件结构简单,实施成本低等特点,在节能减排方面具有实际应用价值.     

基于ZigBee无线传感器网络的温室监测系统设计

为了解决温室环境监测系统中遇到拓扑结构固定、节点延展性差等问题,提出了基于ZigBee无线传感器网络的温室监测系统设计与实现方法,构建了基于ZigBee协议的无线监测网络,给出了网络中节点硬件和软件的设计方案,详细论述了ZigBee协调器的组网过程。该系统利用PIC18F4620单片机控制CC2420无线收发器模块收发数据、驱动温湿度传感器（SHT11）,通过I2C总线方式进行数据采集,将采集的温湿度经Zig-Bee网络传输到监测平台。测试结果表明,该系统具有结构简单、节点灵活、功耗低等优点,实现了在无线环境下对温室中温湿度的有效监测。     

基于贝叶斯网络地铁车门系统可靠性分析和故障诊断

针对驱动电机未动作造成地铁车门系统产生故障这一问题,提出了一种利用贝叶斯网络对车门驱动电机进行可靠性分析的方法.根据车门驱动电机的故障树建立对应的贝叶斯网络,采用桶排除法计算驱动电机未动作的故障概率,由后验概率进行驱动电机的故障诊断,并确定各基本故障的灵敏度,从而获得车门系统的关键环节为内部电机驱动模块和EDCU插头.实验结果表明,贝叶斯网络能很好地应用于地铁车门系统的可靠性分析,可为车门故障维修提供支持和参考.     

电力网络结构特性分析

为获得电力网络结构的本质特性,对IEEE标准测试电网和一系列规模不等、发展历程不同、建设水平各异的实际电网,进行复杂网络典型特性分析和结构脆弱性的模拟仿真。分析电力网络节点度数在对数坐标和半对数坐标下的分布特性,探求电力网络特征路径长度、聚类系数的统计特性及其与网络规模之间的关联关系,基于凝聚算法考察电力网络不同模型下的模块度。所分析的电网不具有无标度特性,小世界特性与网络规模相关,而社团特性明显,表明社团特性是电力网络普适的结构特性。以负荷节点可连接的电源节点比例衡量电力网络的整体性能,考察社团间联络线遭蓄意攻击时网络性能的变化。所分析的电网均表现出脆弱性,进一步验证了社团特性是电力网络结构普适的特性这一结论。     

电力网络结构特性分析

为获得电力网络结构的本质特性,对IEEE标准测试电网和一系列规模不等、发展历程不同、建设水平各异的实际电网,进行复杂网络典型特性分析和结构脆弱性的模拟仿真。分析电力网络节点度数在对数坐标和半对数坐标下的分布特性;探求电力网络特征路径长度、聚类系数的统计特性及与网络规模之间的关联关系;基于凝聚算法考察电力网络不同模型下的模块度。所分析的电网不具无标度特性,小世界特性与网络规模相关,而社团特性明显,表明社团特性是电力网络普适的结构特性。以负荷节点可连接的电源节点比例衡量电力网络的整体性能,考察社团间联络线遭蓄意攻击时网络性能的变化。所分析电网均表现出脆弱性,进一步验证对电力网络结构特性实证分析的结论。     

切换拓扑结构下的多智能体系统的可控性

针对主-从网络下多智能体系统的可控性问题,本文在领导者-跟随者框架下,利用图论和矩阵的方法,研究了多智能体系统在切换拓扑结构情况下的可控性。基于积分器模型的多智能体系统的切换拓扑结构,通过设计切换序列,实现了对多智能体系统在切换拓扑结构下的可控性,并对其可控性进行了新的尝试与研究;同时应用线性切换理论与数例分析,验证了积分器模型的多智能体系统在切换拓扑结构下可控性实现的充要条件,拓展了多智能体系统可控性的研究方法。该研究对系统的可控性发展具有一定的实际应用价值。     

复杂网络牵制控制概述

本文回顾了十多年来复杂网络牵制控制的研究进展,对复杂网络现有的牵制控制算法进行了归纳分类,然后基于网络拓扑及节点动力学特性讨论了网络牵制控制的一些必要或充分条件.针对牵制控制下的复杂网络,重点论述了牵制节点的选取策略,综合分析了牵制节点个数、耦合强度、牵制控制增益及节点动力学等因素对复杂网络牵制控制的影响,讨论了具有合作竞争关系符号网络牵制控制的进展,并简要介绍了复杂网络牵制控制的一些应用前景.最后,就复杂网络牵制控制将来的研究方向提了一些建议及展望.     

基于微分几何的电力电子变换器的可控性分析

针对电力电子变换器非线性的特性,基于微分几何的方法,分析了电力电子系统的可控性与可观测性,证明了系统是弱可控与弱可观测的,有利于对非线性状态反馈解耦控制.同时还基于不变流形方法,探讨了电力电子变换器的可控性实现问题.     

邻近地面建筑一体化地铁车站结构地震响应分析

为了研究邻近地面建筑一体化地铁车站结构地震响应特性,基于ABAQUS软件建立了地铁地下车站-土-邻近地面建筑一体化结构大型三维有限元数值模型,利用典型的近、远场地震动记录,计算分析了邻近地面建筑一体化地铁车站结构的地震响应规律及空间效应.结果表明,邻近地面建筑一体化结构兼备地铁地下车站结构和地上结构2种结构特性,原有单体结构的动力特性和反应发生了改变;邻近地面建筑一体化结构受地震波频谱特性的影响显著,其中,体系基频附近能量分布相对集中的地震波能够对一体化地铁车站结构的地震响应产生显著的影响;邻近地面建筑一体化地铁车站结构具有明显的空间效应,应该按照空间问题进行一体化地铁车站结构的抗震计算;受地面建筑的影响,一体化地铁车站中柱出现了扭矩,在进行一体化车站结构中柱抗震设计时,应考虑轴力、剪力、弯矩和扭矩的共同作用.研究成果对该类结构的抗震设计与分析具有一定的参考意义.     

分布式配电自动化系统的研究

论述了城市配电网络的发展和配电网络自动化的进展———由集中式控制向分散控制的转变,介绍了当前典型网络系统的结构和功能,论述了分布式控制底层基于现场总线网络的组建和网络中智能节点的硬件电路设计和软件流程设计,并分析了本系统在配电网中应用对组建成本,难度的降低,对配电系统平时监视控制性能的提高以及对故障时的动作方式的改进,提高了供电质量。并且讨论了本系统的优点和不足,提出进一步改进的建议。     

战场指挥控制系统的网络控制特性及其评估

介绍分析了战场指挥控制系统的相关概念、体系结构及其工作过程,阐述了该系统是典型的网络控制论系统,其网络控制是从系统总体最优出发,在选定系统目标和准则的基础上,分析构成系统的各个层次分系统的功能和相互关系,以及系统同环境的相互影响。从控制论的角度,研究战场指挥控制系统的概念体系和系统性质,认识其网络行为和过程规律,可使战场指挥问题明晰化、确定化,并可为该系统建立网络行为过程和数学模型,以此对其网络复杂行为和过程进行分析。最后着重阐述了战场指挥控制系统的控制效能评估,从可观性、可控性、能通性和能达性4个方面来评估该系统的控制效能,以求在其网络控制特性研究的基础之上,寻求解决战场指挥的最佳策略。     

基于复杂网络理论的空中交通网络脆弱性分析

针对当前空中交通网络节点通信覆盖性能差的问题,提出一种基于复杂网络理论的空中交通网络脆弱性分析方法.采用网络节点分布结构模型与传输信道模型构建多层复杂网络模型,通过自适应时变时延约束误差修正方法对网络节点密度进行优化调整,对空中交通网络节点分布密度融合程度进行跟踪控制,以节点区域覆盖度为约束条件对信息状态向量进行预测,根据控制节点密度函数计算空中交通网络的覆盖能力,通过能量均衡控制方法完成空中交通网络节点的最优部署,实现空中交通网络脆弱性分析.仿真测试结果表明,与传统方法相比,所提方法能提高空中交通网络节点覆盖度,改善网络的通信覆盖性能.     

基于复杂网络的地铁火灾风险链分析

轨道交通系统运营空间相对封闭,为保证地铁安全运营,探究风险间相互传递形成的链式效应意义重大. 基于风险链理论,对城市轨道交通火灾事件的风险因子、孕险环境、承载体特征展开研究,分析地铁火灾风险间相互传递形成的链式传导效应;建立地铁火灾风险链演化模型,采用复杂网络理论中出入度、子网节点数、中介中心性和紧密中心性4个评价指标,综合评估火灾风险网络节点重要度. 结果表明:模型中风险间传递性强,地铁车站内明火是风险控制的关键节点. 研究成果为从地铁火灾风险链角度控制风险传递,降低火灾传递过程中关键风险发生的概率提供理论支持,避免次生灾害和衍生灾害导致更严重的后果.     

基于自律分散系统的通信中间件研究与实现

介绍了自律分散中间件的逻辑抽象结构和概念,提出了具有高可靠性和容错性的自律分散中间件物理结构,并详细讨论了中间件采用的各项关键技术:为构建基于数据驱动的应用系统设计技术,提出了可支持多种通讯方式的归一化句柄编程模型和基于通信句柄的信息映射机制;为实现自律分散网络的在线扩展和在线维护特性,提出了广义混合队列模型;为实现自律分散网络的在线容错特性,提出了三阶段生存信号确认算法和基于发布定购模型的可靠组播通信算法。通过构建10个节点的分散系统,验证了自律分散网络的系统特性。     

基于Kademlia协议的DHT网络的测量研究

针对目前缺乏对KAD网络节点特性研究的问题,对KAD网络的全域节点和局部域节点进行了测量和分析。首先,提出了新型分布式KAD爬行系统的架构,并利用该系统快速而完整地获取了KAD网络全域和特性域的节点信息。然后,对网络中的节点地理分布、节点ID前缀分布、存储节点前缀分布、存贮节点稳定性进行了研究和分析。最后,在分析的基础上,发现了KAD网络节点ID分布均匀、较不流行关键字的存贮节点与目标关键字的距离更近、网络中存贮节点比较稳定等特性。测量结果表明KAD网络的搜索机制是稳定而有效的。     

复杂网络中的二阶邻居网络

基于以单个节点为中心的两层邻居网络,研究了复杂网络中的局部拓扑结构,提出邻居度等相关概念,分析了邻居度在复杂网络中信息的传递控制、MAS中的结构自组织、系统的鲁棒性以及网络社区发现等方面的应用,其中通过邻居度的分解可以有效地对Zachary社会关系网进行社区划分。     

基于台架试验的电控液压制动系统动态特性

分析了电控液压制动系统结构组成及工作原理,针对系统动态响应特性,利用开发的数据采集电控系统试验台,在Codewarrior开发环境下编写测试程序并嵌入系统电子控制单元,进行了系统典型工况的增压、减压和保压特性试验,获得了系统在典型工况下的压力变化特性。结果表明:系统压力动态响应和可控性良好,能够应用于车辆底盘集成控制系统中,可为理论研究、控制策略开发和实车试验提供重要参考价值。