具有随机切换拓扑的非线性复杂网络状态估计研究

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題名:
具有随机切换拓扑的非线性复杂网络状态估计研究
著者: 徐冰
描述: 硕士: 数学; O157.5; 随着无标度网络和小世界网络的迅速发展，复杂网络得到了学者们的深入与广泛研究。同时，复杂网络在人类的工业生产与日常生活中也起着至关重要的作用。在实际的工程实践中，复杂网络中节点的状态信息是极其重要的，然而，网络节点的数量是巨大的且节点间相互耦合作用，这就使得网络节点的状态信息变得较难获取。于是，根据可直接观测的输出信息，估计网络节点的状态就成为了一个重要的课题。值得注意的是，在真实的网络环境下，网络化系统存在众多不稳定的因素，这就导致网络节点的功能与结构可能会受到影响，这意味着，复杂网络的拓扑结构可能会随着时间更迭而随机地改变，所以对复杂网络随机改变的拓扑结构进行深入探索具有重要意义。本论文主要研究三类具有随机切换拓扑的时变非线性复杂网络状态估计问题，具体的研究内容包括下述三个部分：　　（1）针对一类具有随机切换拓扑的非线性复杂网络，研究其在尝试一次丢弃（Try-once-discard，TOD）通信协议下的量化状态估计问题。利用两列Bernoulli随机序列分别刻画网络拓扑的随机切换方式与测量信号的随机量化情形。为了缓解通信负担、减少网络堵塞，利用TOD通信协议确定网络节点信息的传输顺序。基于可直接观测的输出信息，构造TOD通信协议下的递推状态估计器，计算估计误差协方差的局部上界；选择适当的估计器增益并得到局部最优上界的递推式，再设计TOD协议下的状态估计算法；证明估计误差是指数均方有界的并给出判别条件，分析随机量化的发生概率与最优上界的单调性关系；利用数值算例验证所设计状态估计算法是正确且有效的。　　（2）针对一类具有随机切换拓扑与随机内耦合的非线性复杂网络，研究其在比特率约束下遭受欺骗攻击的状态估计问题。利用Bernoulli变量与乘性噪声分别刻画网络拓扑的随机切换方式与内耦合的动态误差。网络节点和远程估计器之间的信号通过数字通信网络传输，为了反映网络带宽分配机制并模拟网络攻击情形，分别构建比特率约束模型与欺骗攻击模型。根据可直接观测的输出信息，构造递推状态估计器，计算估计误差协方差的局部上界；选择适当的估计器增益并得到局部最优上界的递推式，再给出比特率约束下分布式递推状态估计算法的详细步骤；讨论估计误差的有界性以及欺骗攻击发生情形和有限比特率对算法估计性能的影响；利用数值算例来验证所提状态估计算法是正确且有效的。　　（3）针对一类具有Markov切换拓扑与随机内耦合的非线性复
出版者: 哈尔滨理工大学
建立日期: 2023
語言: 中文
資源來源: 学位论文 (Dissertations of China)

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具有随机切换拓扑的非线性复杂网络状态估计研究

徐冰 2023

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