广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (2): 140-151.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2023051704

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牵制控制下含不确定耦合机制的超图同步

玉婷英1, 石长瑶1, 李科赞1,2*   

  1. 1.桂林电子科技大学 数学与计算科学学院, 广西 桂林 541004;
    2.广西应用数学中心(桂林电子科技大学), 广西 桂林 541004
  • 收稿日期:2023-05-17 修回日期:2023-07-24 发布日期:2024-04-22
  • 通讯作者: 李科赞(1982—), 男, 湖南衡阳人, 桂林电子科技大学教授, 博士。 E-mail: lkzzr@guet.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(62166010); 广西自然科学基金(2023GXNSFAA026087)

Hypergraph Synchronization with Uncertain Coupling Mechanism under Pinning Control

YU Tingying1, SHI Changyao1, LI Kezan1,2*   

  1. 1. School of Mathematics and Computing Science, Guilin University of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China;
    2. Center for Applied Mathematics of Guangxi (GUET), Guilin Guangxi 541004, China
  • Received:2023-05-17 Revised:2023-07-24 Published:2024-04-22

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摘要： 超图同步是网络科学目前的热点研究问题。然而,含不确定耦合机制的超图同步研究还未见报道。为此,本文首先提出牵制控制下含不确定耦合超图的一般框架,并通过矩阵的同时块对角化技术降低误差系统的维数,为计算李雅普诺夫指数提供便利,导出含不确定耦合超图实现同步的必要条件;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论,给出含不确定耦合超图实现同步的充分条件; 最后,利用数值模拟验证理论结果的正确性。

关键词: 同步, 超图, 不确定耦合, 牵制控制

Abstract: Recently, hypergraph synchronization is a hot topic in network science. However, the study of synchronization on hypergraphs with uncertain coupling mechanism is not reported. Therefore, a general framework for uncertain-coupled hypergraphs is proposed in this paper. The dimension of the error system is reduced by the simultaneous block diagonalization technique for the matrix, which facilitates the calculation of the Lyapunov exponents. On this basis, the necessary condition of synchronization of the uncertain-coupled hypergraph is obtained. Then, the sufficient condition of synchronization of the uncertain-coupled hypergraph is also obtained based on the Lyapunov stability theory. Finally, numerical simulations are conducted to verify the theoretical results.

Key words: synchronization, hypergraph, uncertain coupling, pinning control

中图分类号:  O231

[1] ANWAR M S, GHOSH D. Intralayer and interlayer synchronization in multiplex network with higher-order interactions[J]. Chaos, 2022, 32(3): 033125.
[2] BATTISTON F, AMICO E, BARRAT A, et al. The physics of higher-order interactions in complex systems[J]. Nature Physics, 2021, 17(10): 1093-1098.
[3] TANG Y, SHI D H, LÜ L Y. Optimizing higher order network topology for synchronization of coupled phase oscillators[J]. Communications Physics, 2022, 5(1): 96.
[4] PARASTESH F, MEHRABBEEIK M, RAJAGOPAL K, et al. Synchronization in hindmarsh-rose neurons subject to higher-order interactions[J]. Chaos, 2022, 32(1): 013125.
[5] RAMASAMY M, DEVARAJAN S, KUMARASAMY S, et al. Effect of higher-order interactions on synchronization of neuron models with electromagnetic induction[J]. Applied Mathematics and Computation, 2022, 434: 127447.
[6] 杨占英,唐小云.两个复杂网络的指数同步的最优牵制控制[J]. 中南民族大学学报(自然科学版), 2018, 37(4): 145-150.
[7] KONG F D, SUN J P. Pinning synchronization of complex dynamical networks on time scales[J]. International Journal of Control, Automation and Systems, 2021, 19(2): 878-888.
[8] SHI T, QIN Y, YANG Q, et al. Synchronization of directed uniform hypergraphs via adaptive pinning control[J]. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications, 2023, 615: 128571.
[9] GAO P T, WANG Y H, ZHAO J X, et al. Links synchronization control for the complex dynamical network[J]. Neurocomputing, 2023, 515: 59-67.
[10] 于俊生,马忠军,李科赞.事件触发控制下多智能体系统的部分分量一致性[J].广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(4): 149-157.
[11] 呼文军,马忠军,马梅.领导-跟随多智能体系统在分布式自适应控制下的滞后一致性[J].广西师范大学学报(自然科学版),2018,36(1): 70-75.
[12] PECORA L M, CARROLL T L. Master stability functions for synchronized coupled systems[J]. Physical Review Letters, 1998, 80(10): 2109-2112.
[13] GAMBUZZA L V, DI PATTI F, GALLO L, et al. Stability of synchronization in simplicial complexes[J]. Nature Communications, 2021, 12(1): 1255.
[14] ANWAR M S, GHOSH D. Stability of synchronization in simplicial complexes with multiple interaction layers[J]. Physical Review E, 2022,106(3): 034314.
[15] KRAWIECKI A. Chaotic synchronization on complex hypergraphs[J]. Chaos: Solitons & Fractals, 2014, 65: 44-50.
[16] 蒋品群, 罗晓曙, 汪秉宏, 等. 两种提高星形网络同步能力的方法比较[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2008, 26(2): 10-13.
[17] ZHANG Y Z, LATORA V, MOTTER A E. Unified treatment of synchronization patterns in generalized networks with higher-order, multilayer, and temporal interactions[J]. Communications Physics, 2021, 4(1): 195.
[18] IRVING D, SORRENTINO F. Synchronization of dynamical hypernetworks: Dimensionality reduction through simultaneous block-diagonalization of matrices[J]. Physical Review E, 2012, 86(5): 056102.
[19] PANAHI S, LODI M, STORACE M, SORRENTINO F. Pinning control of networks: Dimensionality reduction through simultaneous block-diagonalization of matrices[J]. Chaos, 2022, 32(11): 113111.
[20] FAN H G, SHI K B, ZHAO Y. Pinning impulsive cluster synchronization of uncertain complex dynamical networks with multiple time-varying delays and impulsive effects[J]. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications, 2022, 587: 126534.
[21] MULAS R, KUEHN C, JOST J. Coupled dynamics on hypergraphs: Master stability of steady states and synchronization[J]. Physical Review E, 2020, 101(6): 062313.
[22] LUO Y P, YAO Y J. Finite-time synchronization of uncertain complex dynamic networks with nonlinear coupling[J]. Complexity, 2019, 2019: 9821063.
[23] LUO Y P, YAO Y J. Finite-time synchronization of uncertain complex dynamic networks with time-varying delay[J]. Advances in Difference Equations, 2020, 2020(1): 32.
[24] GAO Y, ZHANG Z Z, LIN H J, et al. Hypergraph learning: Methods and practices[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2022, 44(5): 2548-2566.
[25] MAJHI S, PERC M, GHOSH D. Dynamics on higher-order networks: A review[J]. Journal of the Royal Society Interface, 2022, 19(188): 20220043.
[26] LIN H, WANG J C. Pinning synchronization of complex networks with time-varying outer coupling and nonlinear multiple time-varying delay coupling[J]. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications, 2022, 588: 126564.
[27] ZHOU J, LU J A, LU J H. Adaptive synchronization of an uncertain complex dynamical network[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 2006, 51(4): 652-656.
[28] SUN W G, LI S X. Generalized outer synchronization between two uncertain dynamical networks[J]. Nonlinear Dynamics, 2014, 77(3): 481-489.
[1] 黄微, 韦笃取. 忆阻Morris-Lecar神经网络的同步行为研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2024, 42(1): 67-78.
[2] 马乾然, 韦笃取. 基于线性耦合储备池计算的电机系统混沌预测研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(6): 1-7.
[3] 颜闽秀, 靳琪森. 多维混沌系统的构建及其多通道自适应控制[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(6): 8-21.
[4] 杨秀, 韦笃取. 基于单状态变量的永磁同步电机混沌跟踪控制[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(2): 58-66.
[5] 钟晓芸. 分数阶Newton-Leipnik系统的Mittag-Leffler投影同步[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(1): 113-121.
[6] 胡锦铭, 韦笃取. 不同阶次分数阶永磁同步电机的混合投影同步[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2021, 39(4): 1-8.
[7] 赵红涛, 刘志伟. λ重完全二部3-一致超图λK(3)n,n分解为超图双三角锥[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2021, 39(4): 93-98.
[8] 吴雷, 阳志, 张磊, 白克钊. 分数阶混沌同步磁阻电机的滑模控制[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2021, 39(2): 62-70.
[9] 胡锦铭, 韦笃取. 分数阶永磁同步电机的广义同步研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2020, 38(6): 14-20.
[10] 谭安杰, 韦笃取, 覃英华. 电磁场耦合忆阻神经网络的放电模式及同步行为研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2020, 38(1): 107-113.
[11] 汪建伟,邹艳丽,王瑞瑞,周建. 分布式电站网络结构及并网研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2019, 37(3): 21-32.
[12] 李健康,韦笃取,罗晓曙,覃英华. 分布式发电系统与感性负载网络混沌同步控制[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2019, 37(3): 33-41.
[13] 吴雷, 阳丽, 李啟尚, 萧华鹏. 基于小增益定理的同步磁阻电机混沌控制[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2019, 37(2): 44-51.
[14] 陈思谕, 邹艳丽, 周建, 谭华珍. 电网发电机功率分配及电网负载不均衡发展研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2019, 37(2): 52-59.
[15] 李珏璇, 赵明. 网络的平均度和规模对部分同步状态的影响[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2019, 37(1): 115-124.
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Cited
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  Discussed   
[1] 王军广, 王鹏, 赵志忠, 唐薇, 赵泽阳, 李燕. 海南岛东部地区土地利用方式对土壤有机碳含量的影响[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2023, 41(5): 171 -179 .
[2] 袁静静, 郑宇钊, 徐晨枫, 殷婷婕. 非内吞依赖型生物大分子药物胞质递送策略研究进展[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2024, 42(1): 1 -8 .
[3] 涂广升, 孔咏骏, 宋哲超, 叶康. 密文域可逆信息隐藏研究进展及技术难点分析[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2024, 42(2): 1 -15 .
[4] 杨杨阳, 朱震霆, 杨翠萍, 李世豪, 张舒, 范秀磊, 万蕾. 基于文献计量学分析的剩余污泥厌氧消化预处理研究进展[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2024, 42(2): 16 -29 .
[5] 许伦辉, 李金龙, 李若南, 陈俊宇. 基于动态生成对抗网络的路网缺失交通数据修复[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2024, 42(2): 30 -40 .
[6] 杨海, 谢亚琴. 基于Floyd算法的5G基站区域储能分配策略[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2024, 42(2): 41 -54 .
[7] 闫文文, 文中, 王爽, 李国祥, 王博宇, 吴艺. 基于AA-CAES电站和综合需求响应的供暖期弃风消纳策略[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2024, 42(2): 55 -68 .
[8] 甘友春, 王灿, 贺旭辉, 张羽, 张雪菲, 王帆, 喻亚洲. 考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2024, 42(2): 69 -83 .
[9] 王旭阳, 王常瑞, 张金峰, 邢梦怡. 基于跨模态交叉注意力网络的多模态情感分析方法[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2024, 42(2): 84 -93 .
[10] 王卫舵, 王以松, 杨磊. 云资源调度的回答集程序描述性求解[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2024, 42(2): 94 -104 .
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