复杂网络之间的混沌同步研究

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自18世纪著名的“七桥问题”提出以来,复杂网络理论经过两个世纪的快速发展目前已经成为科学研究的热点。现实中存在着大量的复杂网络,如交通网、Internet、人际关系网、生物链网等等,各学科的科学家对本领域的复杂网络进行研究发现了复杂网络大量的统计特性。复杂网络的结构非常复杂,不同结构的复杂网络的非线性动力学行为不同,这些非线性动力学行为内容十分丰富并且趋势不易预测,如何认识这些动力学行为的本质特征,并且能更好的利用这些特征,控制网络的干扰,为人类服务是研究复杂网络的重点,其中如何使网络同步是科学家研究的主要方向之一。   本文概述了复杂网络的基本概念、复杂网络的研究内容以及研究意义,并在此基础上研究复杂网络之间的同步问题。首先进行了节点互异的两个复杂网络之间的广义混沌同步研究。选取多维混沌系统中的两维动力学方程构造节点不同的复杂网络。基于Lyapunov稳定性理论,设计了两个网络节点状态变量之间的误差方程,实现了两个网络间的广义混沌同步。分别以统一混沌系统设计环形网络和以超R(o)ssler混沌系统设计星形网络为例,计算机模拟证明了该方法的有效性。在此基础上研究了非线性耦合的连续型时空混沌的异结构网络间同步的问题。对时空系统方程的线性项进行配置,基于Lyapunov稳定性理论,设计了网络间的非线性耦合方式,推导出了网络误差方程,实现了时空混沌网络间的混沌同步。以Kuramoto—Sivashinsky连续型时空混沌系统为节点,选择单向连接的环形与星型网络间同步为例,计算机模拟证明了该方法的有效性。
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