Parameter Estimation and Topology Identification of Uncertain General Fractional-order Complex Dynamical Networks with Time Delay

Complex networks have attracted much attention from various fields of sciences and engineering in recent years. However, many complex networks have various uncertain information, such as unknown or uncertain system parameters and topological structure, which greatly affects the system dynamics. Thus, the parameter estimation and structure identification problem has theoretical and practical importance for uncertain complex dynamical networks. This paper investigates identification of unknown system parameters and network topologies in uncertain fractional-order complex network with time delays (including coupling delay and node delay). Based on the stability theorem of fractional-order differential system and the adaptive control technique, a novel and general method is proposed to address this challenge. Finally two representative examples are given to verify the effectiveness of the proposed approach. © 2014 Chinese Association of Automation.

Computation Method for the Real-Time Control Problems in Differential-Algebraic Systems

In this paper, a real-time computation method for the control problems in differential-algebraic systems is presented. The errors of the method are estimated, and the relation between the sampling stepsize and the controlled errors is analyzed. The stability analysis is done for a model problem, and the stability region is ploted which gives the range of the sampling stepsizes with which the stability of control process is guaranteed.

The Social Network Analysis of Techno-Economic Systems:Comparing Results Based on Binary and Weighted Networks

The network analysis of a technological system combines the interindustry transactions with a matrix of sectoral innovative efforts as measured by R&D investment intensity.The matrixes of interindustry transactions of R&D-embodied products(innovations)are weighted matrixes where the interindustry flows measure the intensity of the innovation diffusion.In the past,studies using this approach in innovation studies have transformed weighted matrixes into binary matrixes of zero and one element where the flows less than a selected threshold value were considered to be zero and the flows greater than the threshold value were counted as one.Such matrix transformation leads to the loss of a great deal of information.In the present study,using degree and clustering coefficients for both binary direct as well as weighted direct techno-economic networks of the manufacturing sector of the German economy,we show that the binary directed network analysis is incapable of refined ranking of interindustry innovation transactions.The total degree index based on the weighted network of the German techno-economic system assigns a unique ranking to each sector,and clustering coefficients show that at least 75%of sectors in the network of Germany have two links with the other industries.However,the same indices based on the binary network are incapable of such refined ranking.

复杂系统理论在社会治理中的应用综述

经济持续发展和社会不断进步对社会治理现代化提出了新的要求。社会是一个典型的复杂系统,社会治理研究迫切需要从复杂系统的角度,依靠多学科的交叉融合,从整体上加以解决。该文选取复杂系统相关研究方法,对社会治理中疫情防控、谣言管控、智慧交通和智慧消防4个典型场景进行了重点分析,总结了复杂系统理论在社会治理领域应用中存在的问题,对下一步主要发展的方向进行了展望。

具有共存吸引子混沌系统的自适应同步控制

在一个三维混沌系统的基础上,通过添加一个非线性反馈控制器,得到一个新的四维混沌系统。通过相图、功率谱、庞加莱截面、李雅普诺夫指数、平衡点等证明了系统的混沌特性,并通过分岔图分析了系统在不同参数下的运动状态。研究发现,该系统具有非常复杂的动力学行为和共存吸引子现象。同时,通过设置不同的初始值和不同的偏移增量,分别证明了系统具有共存吸引子,此结论对混沌保密通信等领域有一定的应用价值。通过0-1测试证明了混沌和周期运动的存在,并通过谱熵(spectral entropy,SE)算法和C0算法讨论了系统的复杂度。最后,设计了自适应同步控制器,仿真结果证明新系统可以在参数不确定的情况下实现同步控制,表明控制器是有效的。

基于改进FPPN的飞控系统故障传播路径分析方法

针对飞控系统多冗余、多闭环的结构特性,结合有向图模型和模糊Petri网(FPN)模型,构建飞控系统故障传播模糊概率Petri网(FPPN)模型,以解决飞控系统特定结构下的故障传播路径问题。改进的FPPN模型包含飞控系统有向图模型、故障传播特性量化计算模型和故障传播FPPN模型3个部分。采用面向对象技术分析飞控系统的功能行为和物理结构,综合复杂网络理论,构建系统故障传播有向图模型;引入Floyd算法,开展系统耦合关联分析,基于节点的度和边介数定义系统故障传播特性;在有向图模型的基础上,提出相应的结构映射规则,构建飞控系统故障传播FPPN模型,融合改进后的参数量化方法,设定2种推理算法对系统多冗余、闭环结构特性下的故障传播路径进行有效分析。通过数值分析与实例验证,获取飞控系统典型故障传播路径及路径上相关节点的状态值,验证所提方法的有效性。

基于可视化分析模型的汽车电控系统需求开发方法

为解决汽车电控系统需求开发过程中需求描述模糊不清、理解不一致问题,结合实际研发项目及CMMI-3等级认证过程的经验,提出了一种基于可视化分析模型的需求开发方法。首先,将复杂的汽车电控系统进行层级划分,从客户对整车顶层功能需求开始着手分析,通过用例场景建模定义系统与外部环境边界和交互关系,捕获顶层系统需求;然后,基于活动图和时序图可视化分析方法,对系统静态和动态行为进行细化分析,给出了不同层级需求挖掘思路及方法,并用需求图展示需求开发细节以及不同层级需求的追溯关系;最后,以触发柴油机颗粒捕集器DPF再生为研究案例,系统阐述了可视化分析模型的需求方法的应用过程,验证了所提方法的可行性与有效性,为汽车电控系统正向开发提供技术手段和指导建议。

基于复杂系统建模的水管理政策研究进展

基于Agent的建模方法(ABSS)通过自下而上的方式,考察系统中主体的不同状态和行为特征、主体与环境的作用、主体之间的作用,来表征系统的宏观特征,是进行复杂社会环境系统分析和政策研究的重要手段,在水资源、水环境管理系统中得到了有效的应用。本文在大量文献调研的基础上,讨论了ABSS建模方法的基本原理、主要特征、系统构成、分类方法和开发工具等特征,总结了其在供水系统发展、水资源分配和流域水资源管理、农业土地和水资源利用、居民用水行为、农业污染控制及人类活动的水环境影响等方面的应用,分析了其在研究内容、研究方法、研究结果等方面的发展趋势,讨论了利用该方法研究我国水资源管理和水污染控制政策的必要性和重要性。

网络化系统及其建模、分析、控制与优化

讨论网络环境下的复杂系统——网络化系统的特点及其研究内容 ,包括理论、方法与工具研究、中间件与应用软件研究、系统研究、应用研究和安全研究 ,着重讨论网络化系统的建模、分析、控制与优化问题 .

软件定义的犯罪现场分析过程及其知识自动化方案

犯罪现场分析是一个从痕迹到心理(生理)的结果回溯过程,是查明犯罪、证实犯罪的起点和基础,也是侦查破案的核心关键.借鉴近年来复杂系统相关理论和方法在众多领域的成功应用和良好成效,构建基于复杂系统的犯罪现场分析模型框架.从软件定义的系统和流程角度介绍基于人工社会、计算实验、平行执行(简称ACP)方法的犯罪现场平行系统模型构建的基本思想、框架体系和主要方法.从平行系统的角度阐述知识自动化在犯罪现场分析过程中的重要作用.

技术的社会进化模式

本文运用控制理论与系统工程的思想和方法提出了一个基于负反馈复杂社会系统的技术进步的模式。通过对该模式的分析 ,揭示了技术进步的趋势与社会需求的大小无关而由复杂社会系统的结构所决定 ,指出社会因素对技术进步起到决定性的作用 ,这种决定性的作用是通过改变复杂社会系统的结构得以实现的。

基于知识的不确定性复杂系统的稳定性分析

稳定性概念是含糊的 ,但稳定性又是动态系统的基本特性 ,是各种控制系统正常运行的前提条件。对难于或不能建立数学模型的不确定性复杂控制系统要分析其稳定性至今还是挑战性的难题 ,很难借鉴稳定性数学判据直接判断一个系统运行是否稳定。采用将绝对稳定性和启发式搜索自锁定概念相结合的分析方法 ,可以在更大范围内对基于知识控制模型的不确定性控制系统通过调节自镇定回路的参数来分析系统的稳定性 ,工程实践表明 ,对不确定性复杂系统的稳定性分析方法在实际物理控制系统中是有效和可用的。

社会计算视角下突发事件智能情报服务研究——以上海外滩踩踏事件为例

[目的/意义]为了解决传统突发事件情报服务在大数据处理和部门协同方面的问题,实现高效、准确、实时的突发事件应急管控。[方法/过程]从大数据时代下突发事件应急管控的新需求出发,将社会计算理论方法引入至突发事件情报服务中,构建了基于社会传感网络、No-SQL、云计算等技术的突发事件智能情报服务体系,探讨了智能情报服务体系在上海外滩踩踏事件中的具体应用。[结果/结论]突发事件智能情报服务实现了风险社会环境下复杂系统中海量社会数据智能管理和跨部门有机协同,能够为政府部门进行突发事件管控提供有效借鉴。

面向关系结构的水资源集对分析研究进展

水资源-经济社会-生态环境复杂系统的智能分析是水利科学发展和经济社会发展的重要研究,面向关系结构的集对分析从确定性不确定性的联系和转换的角度提供了一种全面、细致、动态分析该复杂系统的基本途径,对定量处理水资源复杂系统确定性不确定性问题具有重要意义。基于文献计量方法分析指出水资源集对分析研究正发展为一个新兴领域,主要研究成果集中于水利工程、土木工程和资源科学领域,研究热点主要有集对分析中的联系度和联系数方法、水资源分析预测与评价方法及其在水资源承载力、水资源可持续利用、水安全、水资源-经济社会协调发展中的应用。基于上述研究热点,在阐述水资源集对分析的关系结构特征基础上,重点综述了水资源集对关系结构分析、水资源集对预测、水资源集对评价、水资源集对决策调控4个方向的研究进展,并展望了水资源集对分析研究的未来发展趋势,以期进一步推动水资源集对分析的发展,为水资源复杂系统分析管控提供重要理论支撑。

复杂社会技术系统安全控制人因研究的转变趋向

在分析复杂社会技术系统的特征及其事故机制的基础上,总结出目前安全控制的人因研究领域中的4种新趋向:分别是从关注个体因素到关注组织因素;从强调行政控制到呼吁社会控制;从考察近端因子到探讨远端征兆;从考核导向向优化发展导向。四大趋势的转变为系统的安全控制提供了新的视角,也开辟了安全控制研究新的领域。最后,笔者结合4方面的转变,针对我国实际情况提出了相应的企业安全管理建议。

旅游产业网络拓扑结构演进与旅游经济增长:阳朔案例

文章从经济发展的结构主义视角出发,基于最新国家旅游产业分类标准(2018),采用社会网络分析法,通过对广西自治区阳朔县1989-2018年间旅游企业类型与数量变动的历时性分析,刻画了阳朔旅游产业网络拓扑结构特征及其变动过程,并剖析了这种结构变化对于旅游业发展模式与经济增长的影响。研究发现:(1)在目的地生命周期的不同阶段,旅游产业内部将经历主导产业的更替演变,旅游产业转型升级的本质就是产业网络中处于中心位置的主导产业的演进更替。(2)旅游业能否顺利地实现结构优化和升级,取决于政府和相关辅助行业提供公共服务和中间服务的能力。(3)旅游业高质量发展需要保持内部行业既重点突出又相对均衡的结构状态,旅游企业无差异化地过度集聚会带来负面影响。文章的贡献在于揭示出旅游产业结构变化与旅游经济增长之间的复杂关联机制,未来对于旅游经济增长的研究需要更多的结构分析视角。

基于数据驱动的系统彩色图谱分析现代工业系统健康状态

分布式控制系统(Distributed control system,DCS)是现代工业系统中实时监控子系统,负责采集系统运行的实时数据,实现生产过程的实时监控。由于DCS采集的数据集特有的海量性与高维性,使得通过整体分析全部DCS数据,从而掌握系统的综合运行状态的一切传统方法难以奏效,因此目前对于DCS数据的利用还处于原始的单点监控状态。为有效利用DCS数据判断系统的整体运行状态,将数字图像引入系统分析中,定义一个由二维欧氏平面空间和三维色彩空间联合构成的,与DCS数据所在拓扑空间同胚的乘积空间,色彩相空间。将DCS数据映射到色彩相空间,构造系统平面彩色图谱,反映复杂系统变量之间的内在联系,提出一个全新的解决思路。系统平面彩色图谱可以从宏观层面结合定性与定量将系统多变量之间的非线性、高耦合性关系直观地反映出来,从而解决复杂系统多变量关系难以建立精确的解析形式的问题,将复杂问题直观化、形象化、简单化。

组织理论对复杂系统理论的借鉴

综述了复杂系统理论对组织理论的影响.介绍了与组织理论(organizationtheory,OT)有关的复杂系统理论(complexitysystemstheory,CST)的特征、研究方法、范例;并介绍了OT对CST的借鉴,主要说明CST对组织演化和组织的社会网络分析的影响.

IPD模式下的工程项目风险控制及其社会网络分析

IPD模式是一种以信任、协作与集成为思想基础的先进的项目交付模式,其为建设工程项目进行过程中由于各参与方间存在敌对关系而导致的项目风险控制效率较低的问题提供了新的解决思路。提出IPD模式下的组织体系、操作系统及合同环境是实现有效风险控制的基础、保障与重要条件,厘清了IPD模式下工程项目风险控制的原理。在理论分析的基础上,利用社会网络分析方法对IPD模式风险控制系统中的组织体系进行深入研究,结果证明IPD模式下的组织体系在项目风险控制方面具有显著优势。因此,工程项目参与方应增加彼此间的沟通与交流以进一步提高项目参与者间的信任程度,为工程项目实现高效风险控制提供牢固的组织关系基础。

关于复杂系统的建模、分析、控制和管理

以人工系统、计算实验、平行执行为讨论基础,以“不断探索和改善”为指导原则,提出具有不可分和不可知特性的复杂系统的建模、分析、控制和管理的理论体系和施行方法。