非线性广义分数阶多智能体系统迭代学习趋同控制

针对一类含有扰动的非线性广义分数阶多智能体系统,研究其在不同通信拓扑协议下闭环Dα型迭代学习一致性趋同跟踪问题。首先,基于分数阶微积分特性及广义的Gronwall不等式,给出非线性广义分数阶多智能体系统在固定通信拓扑下一致性趋同误差收敛的充分条件。然后,将所得到的理论结果推广到通信拓扑随迭代变轴变化的情形,并分析了被控多智能体系统趋同跟踪误差的收敛特性。最后,通过2个数值仿真实例验证了所提闭环Dα型迭代学习趋同控制协议的有效性。

不确定广义分数阶系统的稳定性分析及控制研究

为了更好的研究不确定性问题,本文采用一种新方法分析其稳定性。依据FOS的稳定性准则、R型稳定性定理、舒尔补引理和自由权矩阵方法等,得到了不确定广义FOS容许的充要条件。在所得的稳定性条件的基础上,设计状态反馈控制器,得到了广义FOS状态反馈镇定的充分条件。然后,采用了可靠性方法研究非脆弱的鲁棒控制,所得结果用线性矩阵不等式给出,使其计算应用更简单可行。最后用数值算例验证了该方法的可行性和有效性。

分数阶时滞切换线性系统的稳定性研究

为了更好地了解系统时滞对分数阶切换系统稳定性的影响,研究了Caputo分数阶时滞切换线性系统的有限时间稳定性。首先,通过求解给定的分数阶时滞线性系统,导出了Lyapunov函数沿分数阶线性时滞系统的Caputo分数阶导数满足的不等式条件。其次,基于该不等式条件和Heaviside阶跃函数的性质,得到了具有Caputo分数阶导数的分段定义微分函数的等价解;通过导出的引理,得到了分数阶时滞线性切换系统有限时间稳定性的充分条件。最后,通过两个算例验证了所提方法的有效性。利用Heaviside阶跃函数得到的分段定义分数阶微分不等式的等价解,有效地克服了现有研究分数阶切换时滞系统稳定性问题中存在的忽略分数阶算子的记忆性缺陷。

不确定非方广义分数阶T-S模糊系统的鲁棒镇定

针对不确定非方广义分数阶T-S模糊系统阶数为0<α<1的鲁棒镇定问题,提出了一个有效的判据.首先,利用一个新的T-S模糊动态补偿器,将不确定非方广义分数阶T-S模糊系统转化为一个增广的不确定方形广义分数阶T-S模糊系统.由于增广变量的引入,动态补偿器的设计问题可以等价为静态输出反馈控制器的设计问题.其次,设计一个分数阶导数反馈控制器对得到的增广系统进行正常化处理.然后,对正常化得到的不确定分数阶T-S模糊系统进行研究,得到一个系统渐近稳定的充分条件.该条件保守性小并且形式简洁.最后,通过一个数值算例和一个实际例子验证了本文所提出结论的正确性和有效性.

广义时间分数阶Hirota-Satsuma耦合KdV系统新的精确解

借助复杂分数阶变换和修正的Jumarie Riemann-Liouville分数阶导数,利用一个二阶常微分方程的解,基于G′/G有限级数展开法,对耦合的非线性广义时间分数阶Hirota-Satsuma-KdV系统进行研究,由此获得了该系统的若干双曲函数和三角函数形式精确解,丰富了其精确解系。

基于滑模方法的不确定分数阶广义系统的鲁棒无源控制

本文研究了基于滑模控制的一类不确定分数阶广义系统的可容许性和鲁棒无源性问题。首先,设计了一种含有奇异矩阵的分数阶积分型切换函数,对其求分数阶导数推导出等效控制,进而得到滑动模态方程。其次,针对滑动模态方程和系统输出方程,利用线性矩阵不等式技巧,给出了系统滑动模态具有鲁棒无源性和可容许性的充分性判据,并进一步建立了鲁棒无源可容许的可解性条件。同时,设计的分数阶滑模控制律保证了闭环系统状态轨迹能够到达预设的切换面。最后,通过一个仿真实例验证了本文结果的有效性。

分数阶广义Birkhoff系统的Mei对称性及其守恒量

研究分数阶广义Birkhoff系统的对称性和守恒律.首先,根据分数阶广义Pfaff-Birkhoff原理,建立分数阶广义Birkhoff系统的运动微分方程;其次,基于动力学函数在经历群的无限小变换后仍然满足原方程的不变性,给出分数阶广义Birkhoff系统的Mei对称性的定义和判据方程;再次,建立并证明该系统的Mei对称性定理,给出分数阶Mei守恒量.整数阶广义Birkhoff系统、分数阶Birkhoff系统和分数阶Hamilton系统Mei对称性定理是其特例,最后举例以说明定理的应用.

整数阶及分数阶超混沌系统的有限时间同步控制

基于有限时间控制理论及分数阶微积分定理,研究了统一控制器下整数阶及分数阶四维超混沌系统的有限时间同步控制.提出用矩阵配置法设计一个新的统一控制器,理论证明了该控制器的正确性,在有限时间内使整数阶及分数阶超混沌系统达到稳定同步.算例仿真结果验证了该控制器的有效性,使得整数阶及分数阶误差系统在3 s内趋近于零,实现了系统有限时间内的稳定同步;该控制器对分数阶系统的控制效果优于整数阶系统,且阶次越小系统达到稳定同步所需时间越短;与完全同步相比有限时间同步能在更短时间内达到稳定同步,具有良好的鲁棒性.

异质分数阶非线性多智能体系统的预设时间一致性

该文研究了一类异质分数阶非线性多智能体系统的预设时间一致性问题.设计了一类基于时变函数的预设时间分数阶积分控制器,将分数阶非线性多智能体系统转化为一阶非线性多智能体系统.然后综合利用整数阶Lyapunov函数法和预设时间控制技术,分别实现了具有连通无向图和具有含生成树有向图的多智能体系统的精确预设时间一致性控制.该预设时间可以通过时变函数预先设定,且不依赖于系统初始值和参数.最后,用实例验证了理论结果的有效性.

用动力系统方法研究一类时间分数阶扩散方程的精确解

随着时代的发展,分数阶微分模型的应用越来越广泛,故对其研究非常有必要。本文在Riemann-Liouville分数阶导数的定义下利用半固定式变量分离法与动力系统理论相结合的方法,研究了一类时间分数阶扩散方程的精确解,获得了方程的一系列精确解,通过解的坐标演化图直观地展示了在不同参数条件下的扩散现象。

分数阶时变切换系统有限时间异步控制

针对一类时变切换系统,当考虑子系统具有分数阶(Fractional Order)特性时,提出了一种基于模型依赖平均驻留时间方法的有限时间稳定性条件及异步切换控制策略.借助Caputo分数阶导数引理和切换Lyapunov函数,利用矩阵不等式技术提出了分数阶时变切换系统有限时间稳定的充分条件.将有限时间稳定的结果进一步推广到有限时间有界的情形,利用平均驻留时间思想提出了分数阶时变切换系统有限时间有界的充分条件,基于该条件设计了系统的异步切换控制器.所给出的设计方法将系统异步切换控制问题转化为矩阵不等式组的求解问题.通过数值仿真验证了所提控制方法的有效性.

高斯白噪声激励下含分数阶PD控制器广义DVP系统的随机P-分岔

研究了高斯白噪声激励下含分数阶PD控制器广义DVP系统的随机P-分岔.依据均方最小误差原理将含分数阶PD控制器系统转化为等价的整数阶系统,利用随机平均法求得系统幅值的稳态概率密度函数,且分析了分数阶PD控制器的相关参数及系数对系统的影响,结合稳态概率密度函数曲线图发现改变其参数及系数会诱导系统发生随机P-分岔行为.

离散时间分数阶多自主体系统的时延一致性

复杂工作环境中,许多自然现象的个体动力学特性用整数阶方程不能描述,只能用非整数阶(分数阶)动力学来描述个体的运动行为.本文假设多自主体系统内部连接组成有向加权网络,个体的动态特性应用分数阶动力学方程描述,个体之间数据传输存在通信时延.应用分数阶系统的Laplace变换和频域理论,研究了离散时间的分数阶多自主体系统的渐近一致性.应用Hermit-Biehler定理,研究了具有样本时延的分数阶多自主体系统的运动一致性,得到保证系统稳定的时延的上界阈值.最后应用一个实例对结论进行了验证.

分数阶混沌系统广义混合投影同步与参数辨识

研究两个不同的分数阶混沌系统的广义混合投影同步(GHPS)及参数辨识。基于分数阶稳定性理论,运用自适应控制法与混合反馈控制法,设计混合反馈控制器及参数自适应控制律。控制器能够根据误差状态自动调节反馈增益系数,能有效提高同步效率,最终实现了两个不同的分数阶混沌系统的广义混合投影同步并估计出不确定参数,并给出严格数学证明。最后通过预估校正算法进行了数值仿真,结果表明:由驱动系统与响应系统构建的误差系统将在一定时间内稳定于零点,验证了该方法的有效性和可行性。

一类分数阶复杂网络系统的有限时间同步控制

研究一类分数阶复杂网络系统的有限时间混沌同步问题,基于Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分的相关理论,给出控制律的设计,得到了系统取得有限时间同步的充分条件,估算了系统取得同步所需的时间.研究结果表明,一定条件下分数阶复杂网络混沌系统是有限时间同步的,仿真结果验证了方法的可行性.

不同阶异结构分数阶混沌系统的广义投影同步

基于分数阶稳定性理论和主动控制原理设计控制器,实现了不同阶异结构分数阶混沌系统的广义投影同步.利用分数阶Caputo定义和分数阶微分方程的预估-校正数值方法进行数值仿真,实现了不同阶Rossler系统与Lorenz系统之间的广义投影同步.仿真结果说明了该文方法的有效性.

分数阶超混沌系统的线性广义同步观测器设计

首先利用分数阶的常微分动力系统的稳定性理论,通过判断线性化后平衡点的稳定不变特性、辅助以分岔图分析等数值手段,给出了新近提出的改进型超混沌L櫣系统对应分数阶系统产生混沌现象的阶次参数范围;进一步,设计了一类广义线性同步观测器,该观测器的动力学行为能与原系统实现任意的线性关系的广义同步,而经典的完全同步、反相同步以及投影同步可以视为本文提出方法的特例.最后的数值仿真进一步证实了本文提出的观测器设计方案的有效性.

分数阶混沌系统同结构与异结构广义同步

基于分数阶拉普拉斯变换理论,提出设计合适的新型非线性反馈控制器,分别实现分数阶混沌系统的同结构广义同步和异结构广义同步.以分数阶Liu混沌系统和分数阶Lü混沌系统为例进行数值仿真,仿真结果表明了该方法的有效性.该方法灵活且适用范围广,具有潜在的应用前景.

基于改进观测器的分数阶超混沌Chen系统广义同步

基于分数阶微积分的预估-校正算法,研究了分数阶超混沌Chen系统,并进行了数值仿真.仿真结果表明,分数阶超混沌Chen系统存在超混沌的最低阶数为3.8阶.根据分数阶稳定性理论,设计了一种改进的状态观测器,利用解析的方法求得广义同步的响应系统,从理论上证明了广义同步方法的可行性.最后,利用该同步方法实现了3.8阶超混沌Chen系统的广义同步,数值仿真结果证实了它的有效性.

基于El-Nabulsi分数阶模型的广义Birkhoff系统Noether对称性研究

为了进一步揭示力学系统的对称性与守恒量之间的内在关系,基于El-Nabulsi分数阶模型提出并研究了广义Birkhoff系统的Noether定理。首先,提出分数阶广义El-Nabulsi-PfaffBirkhoff原理,建立广义El-Nabulsi-Birkhoff方程。其次,基于El-Nabulsi-Pfaff作用量在无限小变换下的不变性,给出广义Birkhoff系统Noether对称性的定义和判据。最后,提出广义Birkhoff系统的Noether定理。该文研究结果可进一步应用于完整和非完整约束系统。