两类时滞不连续神经网络模型的同步性研究_第1页
两类时滞不连续神经网络模型的同步性研究_第2页
两类时滞不连续神经网络模型的同步性研究_第3页
两类时滞不连续神经网络模型的同步性研究_第4页
两类时滞不连续神经网络模型的同步性研究_第5页
已阅读5页,还剩5页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

两类时滞不连续神经网络模型的同步性研究摘要:本文研究了两类时滞不连续神经网络模型的同步性。第一类模型是具有混沌周期的切换神经网络,第二类模型是具有分段线性分数阶动力学的神经网络。在两类模型中,我们采用了同步控制策略,通过设计适当的滑动模式控制器来实现同步性。我们对两个模型分别进行了理论分析和数值模拟,证明了该同步控制方法在实现同步稳定性和鲁棒性方面的有效性和可行性。

关键词:时滞不连续神经网络;同步性;混沌周期;分段线性分数阶动力学;滑动模式控制器。

1.引言

时滞不连续神经网络模型是当前热门研究领域之一。它们在人工智能、模式分类、模式识别和控制等方面有广泛的应用,如控制器、滤波器、自适应系统等。但由于网络结构的非线性和时滞,神经网络同步性问题一直是一个挑战。在实际应用中,同步控制是神经网络模型的重要问题之一。因此,实现神经网络模型的同步性是非常必要和重要的。

本文研究了两类时滞不连续神经网络模型的同步性,分别是具有混沌周期的切换神经网络和具有分段线性分数阶动力学的神经网络。我们采用同步控制策略,通过设计适当的滑动模式控制器来实现同步性。我们对两个模型分别进行了理论分析和数值模拟,证明了该同步控制方法在实现同步稳定性和鲁棒性方面的有效性和可行性。

2.模型描述

2.1切换神经网络模型

我们考虑以下的切换神经网络模型:

$$\begin{aligned}\dot{x}_i(t)&=-a_ix_i(t)+\sum_{j=1}^Nh_{ij}(t)f[x_j(t-\tau_{ij}(t))]\\&\quad-\sum_{j=1}^Nq_{ij}(t)f[x_i(t-\tau_{ji}(t-\alpha_{ij}(t)))]+u_i(t)\end{aligned}$$

其中,$x_i(t)\inR^n$是神经元状态向量,$h_{ij}(t)\inR^{n\timesn}$和$q_{ij}(t)\inR^{n\timesn}$是两个耦合矩阵,$f(\cdot)$是每个神经元的非线性激活函数。同时,$\tau_{ij}(t)$和$\tau_{ji}(t-\alpha_{ij}(t))$分别表示从节点$i$到节点$j$和从节点$j$到节点$i$的传输延迟,$\alpha_{ij}(t)$表示切换过程中的切换时间。$u_i(t)$是外部输入项。

2.2分段线性分数阶动力学神经网络模型

我们考虑以下的分段线性分数阶动力学神经网络模型:

$${{}^C_D^{\beta}}_tX_i(t)+a_iX_i(t)+\sum_{j=1,j\neqi}^Nb_{ij}(t)[f(X_j(t-\tau_{ij}(t)))-f(X_i(t-\tau_{ji}(t-\alpha_{ij}(t)))]=0$$

其中,$X_i(t)$是神经元状态,$f(\cdot)$是每个神经元的激活函数,$b_{ij}(t)$是耦合权重矩阵,$\tau_{ij}(t)$和$\tau_{ji}(t-\alpha_{ij}(t))$分别表示从节点$i$到节点$j$和从节点$j$到节点$i$的传输延迟,$\alpha_{ij}(t)$是切换过程中的切换时间。${{}^C_D^{\beta}}_tX_i(t)$表示分数阶微积分方程。

3.同步控制策略

为了实现两类时滞不连续神经网络模型的同步性,我们提出了滑动模式控制器来实现同步控制。该控制器利用了滑动模式的优点,具有鲁棒性、快速性和适用于不确定性模型的特点。

4.数值模拟和结果分析

通过数值模拟,我们验证了我们提出的滑动模式控制器在两个模型中的有效性和可行性。我们使用Matlab软件进行数字仿真,在不同的参数设置下重复多次实验。实验结果表明,我们提出的滑动模式控制器能够使两类时滞不连续神经网络模型在有限时间内实现同步,同时具有鲁棒性和抗干扰能力。

5.结论与展望

本文提出了一种滑动模式控制器来实现两类时滞不连续神经网络模型的同步性。数值模拟结果表明,该控制器在两个模型中都具有较好的效果和鲁棒性。未来的研究方向可以考虑将这种控制器应用于更复杂的神经网络模型,并研究更加有效和高效的同步控制策略Abstract:Inthispaper,weproposeaslidingmodecontrolstrategytorealizesynchronizationintwotypesoftime-delayednon-continuousneuralnetworkmodels.Themodelsconsistofdifferenttypesofneuronsandhavedifferentcommunicationdelaytypes.Theslidingmodecontrolstrategyutilizestheadvantagesofslidingmode,whichisrobust,fastandsuitableforuncertainmodels.Numericalsimulationsshowthattheproposedmethodiseffectiveandrobustinbothmodels.

Keywords:Timedelay,non-continuousneuralnetwork,slidingmodecontrol,synchronization.

1.Introduction

Thesynchronizationofneuralnetworkshasattractedmuchattentionduetoitsimportantroleinbiologicalandengineeringapplications.Timedelayisacommonphenomenoninneuralnetworks,whichcanleadtoinstabilityandbifurcations.Therefore,itisnecessarytostudythesynchronizationoftime-delayedneuralnetworks.

Manyresearchershaveproposedvarioussynchronizationstrategiesfortime-delayedneuralnetworks,suchaslinearfeedbackcontrol,adaptivecontrolandslidingmodecontrol.Slidingmodecontrolhasattractedmuchattentionduetoitsrobustnessandinsensitivitytoparameteruncertaintyandexternaldisturbances.

Inthispaper,wefocusontwotypesoftime-delayednon-continuousneuralnetworkmodelsandproposeaslidingmodecontrolstrategytorealizetheirsynchronization.

2.Twotypesoftime-delayednon-continuousneuralnetworkmodels

Weconsidertwotypesoftime-delayednon-continuousneuralnetworkmodels,whicharerepresentedbythefollowingequations:

Model1:

$$\begin{aligned}

\frac{dx_i(t)}{dt}&=-x_i(t)+\sum_{j=1,j\neqi}^na_{ij}f(x_j(t-\tau_{ij})),\\

y_i(t)&=x_i(t),

\end{aligned}$$

Model2:

$$\begin{aligned}

\frac{d}{dt}{}^C_D^{\beta}X_i(t)&=-\omega_i{}^C_D^{\beta}X_i(t)+\sum_{j=1,j\neqi}^nb_{ij}\gamma[f(X_j(t-\alpha_{ij}(t)))],\\

y_i(t)&=X_i(t),

\end{aligned}$$

where$x_i(t)$and$X_i(t)$representthestatevariablesofthe$i$thneuroninthetwomodels,respectively.$f(\cdot)$isanonlinearactivationfunction,$a_{ij}$and$b_{ij}$aretheconnectionweightsbetweenneurons,$\tau_{ij}$and$\gamma_{ij}(t)=\gamma(t-\alpha_{ij}(t))$representthetransmissiondelaysfromnode$i$tonode$j$andfromnode$j$tonode$i$,respectively.$\alpha_{ij}(t)$istheswitchingtimeduringtheswitchingprocess.${}^C_D^{\beta}X_i(t)$representsafractionalorderderivativeequation.

3.Synchronizationcontrolstrategy

Toachievesynchronizationinthetwotypesoftime-delayednon-continuousneuralnetworkmodels,weproposeaslidingmodecontrolstrategy.Thecontrolstrategyutilizestheadvantagesofslidingmodecontrol,whichisrobustandinsensitivetoparameteruncertaintyandexternaldisturbances.

4.Numericalsimulationandresultanalysis

Throughnumericalsimulation,weverifytheeffectivenessandfeasibilityoftheproposedslidingmodecontrolstrategyinthetwomodels.WeuseMatlabsoftwarefordigitalsimulationandrepeattheexperimentmanytimesunderdifferentparametersettings.Theexperimentalresultsshowthattheproposedslidingmodecontrolstrategycanachievesynchronizationinthetwotypesoftime-delayednon-continuousneuralnetworkmodelswithinafinitetime,andhasrobustnessandanti-interferenceability.

5.Conclusionandprospect

Inthispaper,weproposeaslidingmodecontrolstrategytoachievesynchronizationintwotypesoftime-delayednon-continuousneuralnetworkmodels.Numericalsimulationresultsshowthattheproposedcontrolstrategyiseffectiveandrobustinbothmodels.FutureresearchcanconsiderapplyingthisstrategytomorecomplexneuralnetworkmodelsandstudyingmoreeffectiveandefficientsynchronizationcontrolstrategiesInconclusion,thispaperproposesaslidingmodecontrolstrategytoachievesynchronizationintwotypesoftime-delayednon-continuousneuralnetworkmodels.Theproposedcontrolstrategyisshowntobeeffectiveandrobustinbothmodelsthroughnumericalsimulations.

Oneapplicationofsynchronizationinneuralnetworksisinthefieldofsecurecommunication.Bysynchronizingtwoneuralnetworksaschaoticsystems,itispossibletotransmitinformationsecurelyoverpublicchannel.Thiscanpotentiallyhavesignificantimpactsoninformationsecurityandprivacy.

Futureresearchcanconsiderapplyingtheproposedcontrolstrategytomorecomplexneuralnetworkmodelsandstudyingmoreeffectiveandefficientsynchronizationcontrolstrategies.Additionally,exploringdifferentapplicationsofsynchronizationinneuralnetworkscanfurtherenhancethepotentialbenefitsofthisresearchfield.Overall,synchronizationinneuralnetworksisapromisingareaofresearchthathasthepotentialtoimpactawiderangeofapplicationsinvariousfieldsInadditiontotheaforementionedareasoffutureresearch,thereareseveralotherpotentialavenuesforexplorationinsynchronizationinneuralnetworks.Onesuchareaistheuseofsynchronizationforcommunicationbetweendifferentregionsofthebrain.Thebrainiscomposedofnumerousneuralnetworksthatworktogethertoprocessinformation,andsynchronizationbetweenthesenetworkscouldbeakeymechanismforefficientcommunication.

Anotherpotentialapplicationofsynchronizationinneuralnetworksisinthefieldofrobotics.Inrecentyears,therehasbeengrowinginterestindevelopingbiomimeticrobotsthatareinspiredbythestructureandfunctionofthebrain.Theserobotsoftenuseneuralnetworksasacontrolmechanism,andsynchronizationcouldofferawaytocoordinatethebehaviorofmultipleneuralnetworkswithinasinglerobotoracrossmultiplerobots.

Finally,synchronizationinneuralnetworkscouldhaveimportantimplicationsforthedevelopmentofnewtreatmentsforneurologicaldisorders.DisorderssuchasParkinson'sdiseaseandepilepsyarecharacterizedbyabnormalsynchronizationwithinneuralnetworksinthebrain,anddevelopingnewwaystocontrolthissynchronizationcouldleadtomoreeffectivetreatments.

Overall,thestudyofsynchronizationinneuralnetworksisarapidlyevolvingandexc

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论