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通信约束下复杂网络化系统的群体行为（英文版）

通信约束下复杂网络化系统的群体行为（英文版）
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作者:
出版社: 科学出版社
2021-08
版次: 1
ISBN: 9787030693846
定价: 159.00
装帧: 精装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 260页
字数: 330.000千字
分类: 计算机与互联网
  • Thisbookaimstoexplainhowcollectivebehaviorisformedvialocalinteractionsunderimperfectcommunicationincomplexnetworkedsystems.Italsopresentssomenewdistributedprotocolsoralgorithmsforcomplexnetworkedsystemstocomplywithbandwidthlimitationandtoleratecommunicationdelays.《BR》　　Thisbookwillbeofparticularinteresttothereadersduetothebenefits:1)itstudiestheeffectoftimedelayandquantizationonthecollectivebehaviorbynon-smoothanalyticaltechniqueandalgebraicgraphtheory;2)itintroducestheevent-basedconsensusmethodunderdelayedinformationtransmission;Inthemeantime,itpresentssomenovelapproachestohandlethecommunicationconstraintsinnetworkedsystems;3)itgivessomesynchronizationandcontrolstrategiesforcomplexnetworkedsystemswithlimitedcommunicationabilities.Furthermore,itprovidesaconsensusrecoveryapproachformulti-agentsystemswithnodefailure.Also,itpresentsinterestingresultsaboutbipartiteconsensusandfixed-time/finite-timebipartiteconsensusofnetworkswithcooperativeandantagonisticinteractions. Contents 

    Preface 

    List of Symbols 

    Chapter 1 Introduction 1 

    1.1 Background 1 

    1.2 Research problems 3 

    1.2.1 Consensus and practical consensus 6 

    1.2.2 General model description 6 

    1.3 Mathematical preliminaries 8 

    1.3.1 Matrices and graphs 8 

    1.3.2 Signed graphs 9 

    1.3.3 Quantizer 11 

    1.3.4 Discontinuous differential equations 12 

    1.3.5 Some lemmas 13

    References 14 

    Chapter 2 Consensus over Directed Static Networks with Arbitrary Finite Communication Delays 20 

    2.1 Linear coupling 21 

    2.1.1 The case of leaderless 21

    2.1.2 The case with one well-informed leader 23 

    2.2 Nonlinear coupling 25 

    2.3 Hierarchical structure 27

    2.4 Numerical examples 28 

    2.5 Summary 32 

    References 32 

    Chapter 3 Practical Consensus of Multi-Agent Networks with Communication Constraints 35 

    3.1 Practical consensus with quantized data 36 

    3.1.1 Model description 36 

    3.1.2 Finite-time practical consensus under quantization 37 

    3.1.3 Numerical example 41 

    3.2 Consensus with hybrid communication constraints 42 

    3.2.1 Model description and preliminaries 42 

    3.2.2 The existence of the Filippov solution 43 

    3.2.3 Practical consensus under quantization and time delay 46 

    3.2.4 Numerical example 59 

    3.2.5 Discussions 61

    3.3 Summary 64 

    References 65 

    Chapter 4 Multi-Agent Consensus with Quantization and Communication Delays 67 

    4.1 Discrete-time case 67

    4.1.1 Model description 68 

    4.1.2 Main results 68

    4.1.3 Numerical example 73 

    4.2 Continuous-time case 74

    4.2.1 Model description and preliminaries 74 

    4.2.2 The existence of the Filippov solution 75 

    4.2.3 Consensus analysis under quantization and time delays 77 

    4.2.4 Numerical example 86 

    4.3 Summary 87 

    References 87 

    Chapter 5 Event-Based Network Consensus with Communication Delays 89 

    5.1 Distributed discrete-time event-triggered consensus with delays 89 

    5.1.1 Model description 90 

    5.1.2 Distributed event-triggered approach 91 

    5.1.3 Numerical example 97 

    5.2 Distributed continuous-time event-triggered consensus with delays 99 

    5.2.1 Model description 99 

    5.2.2 Asynchronously distributed event-triggered approach 100 

    5.2.3 Synchronously event-triggered control 107 

    5.2.4 Numerical example 110 

    5.3 Summary 111 

    References 112 

    Chapter 6 Consensus of Networked Multi-Agent Systems with Antagonistic Interactions and Communication Delays 114 

    6.1 Continuous-time multi-agent consensus 115 

    6.1.1 Linear coupling 115 

    6.1.2 Nonlinear coupling 121 

    6.1.3 Numerical examples 124 

    6.2 Discrete-time multi-agent consensus 127 

    6.2.1 Distributed event-based bipartite consensus 127 

    6.2.2 Self-triggered approach 140 

    6.2.3 Numerical example 143 

    6.3 Summary 146 

    References 146 

    Chapter 7 Finite-Time and Fixed-Time Bipartite Consensus for Multi-Agent Systems with Antagonistic Interactions 148 

    7.1 Preliminaries 150 

    7.2 Finite-time bipartite consensus 151 

    7.2.1 Finite-time bipartite consensus protocol 151 

    7.2.2 Pinning bipartite consensus protocol 156 

    7.2.3 Numerical examples 159 

    7.3 Fixed-time bipartite consensus 163 

    7.3.1 General fixed-time bipartite consensus 165 

    7.3.2 Signed-average fixed-time bipartite consensus 168 

    7.3.3 Numerical examples 171 

    7.4 Summary 173 

    References 174 

    Chapter 8 Globally Exponential Synchronization and Synchronizability for General Dynamical Networks 178 

    8.1 Preliminaries 179

    8.2 Synchronization analysis 181 

    8.2.1 Irreducible case 181 

    8.2.2 Reducible case 189

    8.3 Numerical examples 193 

    8.4 Summary 200 

    References 200 

    Chapter 9 Pinning Cluster Synchronization in an Arrayof Coupled Neural Networks under Event-Based Mechanism 203 

    9.1 Preliminaries and problem formulation 204 

    9.2 Pinning cluster synchronization under event-triggered mechanism 207 

    9.3 Pinning cluster synchronization under self-triggered mechanism 214 

    9.4 Numerical example 217 

    9.5 Summary 222 

    References 222 

    Chapter 10 Multi-Agent Consensus Recovery Approach under Node Failure 225 

    10.1 Preliminaries 225

    10.2 Consensus analysis of general multi-agent networks 227 

    10.3 Consensus recovery approach 232 

    10.4 Numerical examples 239 

    10.5 Summary 244 

    References 244 

    Chapter 11 Conclusion and FutureWork 246 

    11.1 Conclusion 246

    11.2 Future work 247

    Color Illustrations
  • 内容简介:
    Thisbookaimstoexplainhowcollectivebehaviorisformedvialocalinteractionsunderimperfectcommunicationincomplexnetworkedsystems.Italsopresentssomenewdistributedprotocolsoralgorithmsforcomplexnetworkedsystemstocomplywithbandwidthlimitationandtoleratecommunicationdelays.《BR》　　Thisbookwillbeofparticularinteresttothereadersduetothebenefits:1)itstudiestheeffectoftimedelayandquantizationonthecollectivebehaviorbynon-smoothanalyticaltechniqueandalgebraicgraphtheory;2)itintroducestheevent-basedconsensusmethodunderdelayedinformationtransmission;Inthemeantime,itpresentssomenovelapproachestohandlethecommunicationconstraintsinnetworkedsystems;3)itgivessomesynchronizationandcontrolstrategiesforcomplexnetworkedsystemswithlimitedcommunicationabilities.Furthermore,itprovidesaconsensusrecoveryapproachformulti-agentsystemswithnodefailure.Also,itpresentsinterestingresultsaboutbipartiteconsensusandfixed-time/finite-timebipartiteconsensusofnetworkswithcooperativeandantagonisticinteractions.
  • 目录:
    Contents 

    Preface 

    List of Symbols 

    Chapter 1 Introduction 1 

    1.1 Background 1 

    1.2 Research problems 3 

    1.2.1 Consensus and practical consensus 6 

    1.2.2 General model description 6 

    1.3 Mathematical preliminaries 8 

    1.3.1 Matrices and graphs 8 

    1.3.2 Signed graphs 9 

    1.3.3 Quantizer 11 

    1.3.4 Discontinuous differential equations 12 

    1.3.5 Some lemmas 13

    References 14 

    Chapter 2 Consensus over Directed Static Networks with Arbitrary Finite Communication Delays 20 

    2.1 Linear coupling 21 

    2.1.1 The case of leaderless 21

    2.1.2 The case with one well-informed leader 23 

    2.2 Nonlinear coupling 25 

    2.3 Hierarchical structure 27

    2.4 Numerical examples 28 

    2.5 Summary 32 

    References 32 

    Chapter 3 Practical Consensus of Multi-Agent Networks with Communication Constraints 35 

    3.1 Practical consensus with quantized data 36 

    3.1.1 Model description 36 

    3.1.2 Finite-time practical consensus under quantization 37 

    3.1.3 Numerical example 41 

    3.2 Consensus with hybrid communication constraints 42 

    3.2.1 Model description and preliminaries 42 

    3.2.2 The existence of the Filippov solution 43 

    3.2.3 Practical consensus under quantization and time delay 46 

    3.2.4 Numerical example 59 

    3.2.5 Discussions 61

    3.3 Summary 64 

    References 65 

    Chapter 4 Multi-Agent Consensus with Quantization and Communication Delays 67 

    4.1 Discrete-time case 67

    4.1.1 Model description 68 

    4.1.2 Main results 68

    4.1.3 Numerical example 73 

    4.2 Continuous-time case 74

    4.2.1 Model description and preliminaries 74 

    4.2.2 The existence of the Filippov solution 75 

    4.2.3 Consensus analysis under quantization and time delays 77 

    4.2.4 Numerical example 86 

    4.3 Summary 87 

    References 87 

    Chapter 5 Event-Based Network Consensus with Communication Delays 89 

    5.1 Distributed discrete-time event-triggered consensus with delays 89 

    5.1.1 Model description 90 

    5.1.2 Distributed event-triggered approach 91 

    5.1.3 Numerical example 97 

    5.2 Distributed continuous-time event-triggered consensus with delays 99 

    5.2.1 Model description 99 

    5.2.2 Asynchronously distributed event-triggered approach 100 

    5.2.3 Synchronously event-triggered control 107 

    5.2.4 Numerical example 110 

    5.3 Summary 111 

    References 112 

    Chapter 6 Consensus of Networked Multi-Agent Systems with Antagonistic Interactions and Communication Delays 114 

    6.1 Continuous-time multi-agent consensus 115 

    6.1.1 Linear coupling 115 

    6.1.2 Nonlinear coupling 121 

    6.1.3 Numerical examples 124 

    6.2 Discrete-time multi-agent consensus 127 

    6.2.1 Distributed event-based bipartite consensus 127 

    6.2.2 Self-triggered approach 140 

    6.2.3 Numerical example 143 

    6.3 Summary 146 

    References 146 

    Chapter 7 Finite-Time and Fixed-Time Bipartite Consensus for Multi-Agent Systems with Antagonistic Interactions 148 

    7.1 Preliminaries 150 

    7.2 Finite-time bipartite consensus 151 

    7.2.1 Finite-time bipartite consensus protocol 151 

    7.2.2 Pinning bipartite consensus protocol 156 

    7.2.3 Numerical examples 159 

    7.3 Fixed-time bipartite consensus 163 

    7.3.1 General fixed-time bipartite consensus 165 

    7.3.2 Signed-average fixed-time bipartite consensus 168 

    7.3.3 Numerical examples 171 

    7.4 Summary 173 

    References 174 

    Chapter 8 Globally Exponential Synchronization and Synchronizability for General Dynamical Networks 178 

    8.1 Preliminaries 179

    8.2 Synchronization analysis 181 

    8.2.1 Irreducible case 181 

    8.2.2 Reducible case 189

    8.3 Numerical examples 193 

    8.4 Summary 200 

    References 200 

    Chapter 9 Pinning Cluster Synchronization in an Arrayof Coupled Neural Networks under Event-Based Mechanism 203 

    9.1 Preliminaries and problem formulation 204 

    9.2 Pinning cluster synchronization under event-triggered mechanism 207 

    9.3 Pinning cluster synchronization under self-triggered mechanism 214 

    9.4 Numerical example 217 

    9.5 Summary 222 

    References 222 

    Chapter 10 Multi-Agent Consensus Recovery Approach under Node Failure 225 

    10.1 Preliminaries 225

    10.2 Consensus analysis of general multi-agent networks 227 

    10.3 Consensus recovery approach 232 

    10.4 Numerical examples 239 

    10.5 Summary 244 

    References 244 

    Chapter 11 Conclusion and FutureWork 246 

    11.1 Conclusion 246

    11.2 Future work 247

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