复杂网络科学与工程的研究进展(专辑序言)

今天,复杂网络无处不在：从互联网到移动通信网,从大脑神经网络到社会关系网,从经济网到海陆空交通网,我们无时无刻不是生活在各种各样的巨大规模的复杂网络中.

复杂网络及其新近研究进展简介

简单地介绍了近10年来蓬勃发展的复杂网络研究新领域,特别是其中最具代表性的随机网络、小世界网络和无尺度网络模型及其基本参数和概念,并简要地回顾了复杂网络理论在生物和大脑神经网络、流行病传播与免疫控制、交通与社会经济、无线通讯、计算机和互联网、传感器网络、语言学与社会科学以及群体活动和编队飞行问题中的分散控制、稳定性特别是一致性问题等方面的应用趋势.

复杂动态网络环境下控制理论遇到的问题与挑战

以漫谈的方式讨论复杂动态网络环境下传统控制理论所遇到的一些新问题与新挑战.具体地,本文首先介绍现代网络科学与工程的背景,然后讨论复杂动态网络的牵制控制、有向复杂网络的能控性以及"网络的网络"的建模与控制等三个方面的相关科学研究问题.

控制非线性动力系统的混沌现象

控制混沌是一个新的概念．本文对混沌系统的控制、同步及反控制等问题给予综合介绍和评述，指出混沌控制这一新的令人鼓舞而且颇有起色的研究方向无论在理论还是在应用方面都具有十分诱人的前景．这一项新的科研和学术上的挑战正在向数学、物理、工程、以及多方面的交错学科中从事尖端研究的科学工作者们提出越来越多和越来越深刻的课题，因而特别应该引起非线性动力系统和工程控制论专家们足够的重视．

控制动力系统的分岔现象

控制动力系统的分岔现象是一个比混沌控制历史要长的研究课题 .随着混沌控制的发展 ,这一课题的研究工作又重新活跃起来 .本文对分岔控制的现状和前景做了一个简单的综合介绍和评述 ,指出这一领域的重要性 ,以期引起动力系统和控制论研究人员的充分关注 .

混沌控制和反控制(英文)

混沌作为一种特殊的复杂动力行为已经被研究了近 4 0年 .但研究在工程技术中如何控制和利用混沌现象还是近几年的事 .在混沌控制与同步的研究领域内 ,混沌控制指的是当混沌有害时消除它 ,而混沌反控制指的是当混沌有用时产生或强化它 .而两者都能通过自动控制的手段来实现 .简略综述了混沌控制和反控制在自然科学与工程应用中的现状和意义 .

漫谈系统与网络

"系统与网络"是一个比"系统"与"网络"本身更为庞大复杂的论题,其内容一本书也写不完。这篇短文只对"系统与网络"几个零碎片断和细小侧面进行探讨。

互联网及其数学模型与比较

简介了互联网的现状和结构以及互联网数学建模的历史和现状,并且实证比较了一些代表性网络模型的结构参数与功能表现。

模糊神经网络自适应控制器的设计

讨论了一个模糊神经网络自适应控制器的设计问题。设计思想是基于系统的变结构原理，并利用模糊逻辑来处理系统的不确定性，然后使用具有学习功能的神经网络来实现自适应控制。所设计的控制器应用于一大类高维机器人系统，即使在显著但未知摩擦阻尼的环境中仍能获得十分满意的轨道追踪效果。

复杂网络研究的机遇与挑战

该文是2013年在杭州师范大学组织下所召开的复杂网络研讨会基础上的总结和拓展,包含了与会多名学者共同讨论修订后所认可的目前复杂网络研究面临的最主要的10个挑战,这些挑战既是当前复杂网络前沿研究的提炼,又结合了大数据发展的宏观背景。该文旨在为对复杂网络研究感兴趣的青年学者们提供具有参考意义的研究方向和建议。

用比例微分控制器实现混沌控制

采用比例微分控制器 (PDC)实现自治和非自治动力学系统中的混沌控制 ,给出了三个典型混沌系统的控制结果 .理论分析和系统仿真结果表明 :这种控制方法可以实现混沌控制的两个目标 ,即稳定混沌系统中的不稳定周期轨道和产生新的稳定动力学行为 .

复杂网络上动力系统同步的研究进展Ⅱ-如何提高网络的同步能力

本文在上一篇综述的基础上,详细介绍了2005年以来复杂网络上动力系统同步研究的最新进展,特别着重于如何提高网络同步能力方面的研究。文章首先介绍了最近有关网络结构与同步能力之间细致关系的研究,然后重点介绍了提高复杂网络同步能力的两种方法:调节耦合强度和改变网络结构,文章最后回答了上一篇综述提出的几个问题,并指出了这一领域几个新的有待解决的问题和可能的发展方向。

滑步与再同步过程的微观结构分析

按照定常两机电力系统平衡点的属性,将其轨迹分类为稳定的结点、不稳定的结点、稳定的焦点、不稳定的焦点和鞍点这5种不同运动模式。利用互补群惯量中心(CCCOI):R”→R^2保稳映射将实际多机受扰轨迹映射为时变的两机等值轨迹,进而分析后者如何由对应于上述运动模式的多个轨迹段构成,并用符号序列反映其微观结构。以电力系统从一连串的滑步进入再同步为例,研究了多机电力系统的后期动态行为会随着参数的细微变化而显著改变的现象。如果一段具有鞍点特性的相轨迹的起始点从稳定流形的一侧变到另一侧,那么不论系统参数的变化多么细微,其后继轨迹将有完全不同的动态。

非线性反馈控制强流加速器中的束晕-混沌现象

基于 Poincare-Lyapunov定理 ,应用定性分析 ,提出用非线性反馈法实现对束晕 -混沌的控制。矩阵传输理论研究已发现 :质子束的空间电荷效应导致质子束径向发散及束晕现象。因此 ,构造一类正弦等形式的非线性反馈函数去抵消质子束空间电荷非线性效应。PIC数值模拟结果证实该方法的可行性 ,为实验提供一定理论依据。

一种并不导致失步的滑步现象

在宏现层次上发现了电力系统“滑步但同步”的现象,并在微观层次上揭示了其几何结构。用坐标平面投影法分析了多机电力系统中滑步现象的微观结构;区分了投影轨迹上性质不同的两类动态鞍点。一类是投影点处的轨迹走向服从鞍点规律,且由于投影点位于稳定流形与不稳定流形分割的相平面的上部或下部,故轨迹将沿稳定流形方向到达动态鞍点再沿不稳定流形方向离开该点;另一类服从焦点规律,而由于投影相平面上的平衡点位置变化而在动态过程中引成轨迹上的动态鞍点。虽然两种情况下都有滑步行为,但只有前者才是轨迹趋于无界的必要条件。

一个画家的电报传奇

【引子】1844年5月24日,一位53岁的职业画家用他亲手制作的简易电报机发出了人类历史上的第一条电报:“What hath God wrought!”(上帝创造了如此的奇迹!)电文从美国华盛顿国会大厦通过有线电缆发到巴尔的摩。发报人是画家塞缪尔·莫尔斯,收报人是他的助手阿尔弗莱德·维尔。

束晕-混沌的非线性反馈离散控制

基于非线性控制方法,提出了一种特殊的非线性反馈函数,即小波反馈函数,用于离散控制强流质子束的束晕 混沌。控制后质子束的束晕强度因子很快趋于零,束均方根半径、束横向平均发射度等都减至控制前的三分之一稍多,证明该控制方法切实有效,在工业上具有实用价值。

一个统一混沌系统及其研究(英文)

发现了一个新的混沌系统,它是介于著名的Lorenz系统和Chen系统之间的临界系统。同时,提出了一个单参数的统一混沌系统———Lorenz系统族,它包含Lorenz系统和Chen系统作为参数区间的两个极端系统,临界系统作为一个过渡系统。基于线性耦合多振子互同步问题的研究,提出了研究这一类问题的新方法———模式分解法,并首次从理论上给出了上述 3个典型系统混沌同步的几个严格的充分条件。还提出了一类新的简单的切换分段线性反控制器,它能够使一个简单的线性系统在三维空间中同时产生n个。

分形—故事之外

今天，“分形”的意思、其解析理论及计算方法在数学、自然科学和工程技术领域里可以说是家喻户晓，因而在这里无需多费笔墨来加以定义和描述．然而，漂亮的分形到底有什么实用价值，特别是在电子技术中有什么可能的应用，也许需要举几个例子来加以诠释．