[00991455]复杂动态系统的同步性分析与控制

复杂动态系统的同步性分析和控制由于网络的复杂结构和动力学行为的多样性使其成为近十年来最受关注和最具挑战性的课题之一，也被认为是21世纪科学技术前沿战略性研究课题之一。它的应用前景也十分广泛，涵盖了群体生物规律的揭示、社会系统的调控以及先进工程技术领域方面的应用，包括网络机器人系统、卫星编队、传感器网络等等。近10年来，该课题组在国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、教育部高校博士点基金、航空基金和航天支撑技术基金等10多个项目的大力支持下，开展了具有有界非线性算子的复杂动态系统的同步性分析和控制问题研究，建立一类复杂动态系统的统一模型，首次完善地给出了可实现状态同步和控制的动态拓扑联合连通性条件等一系列根本性结果，在线性系统、非线性系统的鲁棒同步、鲁棒状态估计以及分布式编队控制等方面取得了具有创新性的科研成果：1、提出一种统一模型来描述含有神经网络或模糊模型的智能系统、混沌系统、Lur'e系统、复杂网络或多种模型共存的复杂动态系统，这个统一模型的提出将大多数具有有界非线性算子的非线性系统纳入统一的分析和综合体系，以便用统一的方法来处理它们的分析和控制问题。2、混沌系统是一种特殊的复杂动态系统，课题组已将目前所有的混沌系统转化为统一模型，并在统一模型的框架下研究不同类型混沌系统的性质和综合同步控制器，并解决噪声环境下的混沌系统的鲁棒镇定和鲁棒同步控制器综合问题。3、基于统一模型，最先进行了连续时间下“基于局部信息交互实现线性、非线性系统状态同步性”的研究，从网络特性上解决了状态同步性可实现的问题，并给出了动态联合连通拓扑条件下可实现状态同步的普适性动力学约束条件。4、基于统一模型，针对连续时间“非完整约束系统动态拓扑下的聚集和编队控制”问题，首次给出了连续时变的分布式解决方案，实现了复杂动态多自主体系统仅使用局部检测信息的聚集和编队控制。项目的研究丰富和拓广了复杂动态系统控制的理论与方法，形成一套统一的理论体系。研究成果在移动机器人编队、织机控制、水下目标跟踪以及无人飞行器等民用和军事领域得到成功的应用。项目研究内容10次获国家自然科学基金资助；已在国内外发表SCI收录论文57篇，EI收录论文120余篇，10篇代表作中有5篇是本学科公认国际TOP期刊论文；10篇代表作被美国、德国、英国、意大利等20多个国家和地区学者引用700次，SCI他引655次，单篇SCI他引最多293次，1篇论文获得“十一五”浙江省自然科学基金优秀论文(共100篇)；在德国的VDMVerlag出版社出版英文专著1部；授权国家发明专利1项，1项国家自然科学基金项目结题被评为特优。研究成果得到英国布里斯托大学的IEEE电路和系统协会的副主席MariodiBernardo教授、IEEE和IFAC的FellowFrankL.Lewis教授、澳大利亚国立大学、前澳洲科学院院长Brian.D.O.Anderson等学者的高度评价；部分研究成果获得浙江省教育厅科研成果奖一等奖1项；许多学者正利用该项目提出的“标准神经网络模型”、“统一模型”以及“非线性系统一致性”等新模型新方法来继续研究它们在新领域的应用，取得很多成果。