合作行为与同步现象在现实中随处可见,这种大规模个体的集群行为是如何形成的一直备受关注。复杂网络理论的出现,为学者们探索这种群体行为的形成过程提供了一种全新的方法。传统对合作行为与同步现象的研究都是在单层网络上进行,基于多层关联网络上群体动力学研究较少。有鉴于此,本文构建了相互关联的双层复杂网络模型,并在此基础上研究了合作与同步问题。本文的主要研究工作如下:1.基于囚徒困境策略的改进Holme-Kim网络合作行为研究。为模拟现实世界的合作行为,本文在Holme-Kim网络模型基础上提出了一种具有高聚类幂律可调性质的新的网络模型,并分析了囚徒困境博弈在此网络上的演化。通过仿真实验,验证了该网络的高聚类特性对网络中合作现象的影响。大量实验表明网络的高聚类特性可以极大促进合作现象涌现。同时研究也发现,随着诱惑参数的变大,合作水平也会随之下降,但幅度不大。总之,该演化博弈模型可以促进合作现象的涌现并抵御背叛策略的传播。2.相依型双层Holme-Kim网络合作行为研究。现实社会与自然界中的网络往往具有“无标度”、“高聚类”、“相互连接”这三个显著的特点。本文提出了一种相依型Holme-Kim网络构造算法,并分析了囚徒困境博弈在该算法构造的网络模型上的演化。通过仿真实验,研究了构造算法中提出的连接度、连接概率以及囚徒困境收益矩阵中背叛诱惑等参数对相依型网络上合作行为演化的影响。研究发现在较低的背叛诱惑参数下,同等规模的网络上连接度、连接概率的值越低越有利于相依型网络上合作行为的形成。当背叛诱惑参数的值超过一定的阈值,会导致网络中出现大量背叛者,合作者会迅速消失。3.节点含传输时滞的相依型双层复杂网络同步研究。本文研究了含有不同传输时滞的双层相依型复杂网络模型上的节点同步问题。在网络的节点上引入反馈控制器,利用Lyapunov稳定性理论,得到含相同传输时延和不同传输时延的双层网络同步的充分条件。最后,在仿真实验的结果上讨论了网络层间不同的连接方式对节点同步行为的影响。