近期，我院2023级博士研究生赵婷婷成果在SCI一区TOP Science China Information Sciences国际期刊发表《Saturation function-based intermittent control on fixed-time output synchronization of multilayered networks》的学术论文，指导教师黄捷教授为本文通讯作者。

研究背景

自然与社会网络的组织结构常呈现多层次特征，这比传统单层网络更为复杂。然而，这种复杂性的根源在于不同节点的多重性与相互依存性多层网络提供了更贴近现实的模型，并能对实证系统进行更具洞察力的分析。在经典的单层复杂网络中，游走者（随机游走）仅限于在相邻节点间跳跃。然而在多层网络中，游走者拥有多重选择：既可通过层内连接在节点间转移，也可借助层间连接在不同状态节点间移动。显然，相较于单层网络动力学，多层动力学能更精确地刻画动态行为特征。因此，探究多层网络特有的层内/层间动力学机制与特性至关重要。

成果介绍

为解决大系统切换稳定性定理收敛时间不精确的问题，本文通过建立固定时间稳定性理论和新型间歇控制策略，重点研究多层网络中的固定时间输出同步问题。首先提出具有层内/层间输出耦合的多层网络模型，以更精确地捕捉和表征多网络结构的复杂性与精确性。随后建立切换型固定时间稳定性定理，放宽其严格的稳定性条件，并运用比较原理获得同步时间的高精度估计。此外，设计出两种采用饱和函数的新型间歇控制协议，以缓解传统采用符号函数的固定时间控制器带来的抖振效应。该协议为固定时间输出同步中间歇控制的严格分析提供了新的理论工具。最后通过微电网系统应用和数值仿真，验证了所提方案的合法性与可行性。

核心观点

第一，提出一种高精度的多层网络模型成功整合了层间/层内输出耦合特性，将节点的动态行为进一步细分为自相互作用与缠绕交织两种模式，能更精确地描述多层网络的动力学特征。

第二，建立新型固定时间稳定性定理。

第三，建立基于饱和函数的固定时间间歇控制方案。

第四，利用饱和函数控制器建立多层网络固定时间输出同步准则。

仿真结果

本文所提出的控制方案在微电网系统上进行了验证。微电网被建模为一个四层网络，工业园区微电网假设一个工业园区由多个负荷区域和分布式能源系统组成，其目标是通过设计一个多层微电网系统，在并网和孤岛模式下都能实现各节点电压相位角的一致性，从而确保能源供应的稳定性。

综上所述，本文介绍了一个新颖的固定时间稳定性定理，研究了多层网络固定时间输出同步问题，能够有效共享和管理网络资源，减少拥塞并提升网络性能。

作者介绍

黄捷，福州大学电气工程与自动化学院教授、博导，福建省自动化学会副会长、福州大学5G+工业互联网研究院院长、福建省闽江学者奖励计划特聘教授、福建省高校杰出青年科研人才、闽江科学传播学者、福州市科创走廊首席科技创新顾问。主要研究方向为：群体智能与无人系统、人机混合增强智能、工业互联网、数字经济等。

赵婷婷，福州大学电气工程与自动化学院、福州大学5G+工业互联网研究院 博士研究生。主要研究方向为：多层复杂网络同步控制和工业互联网。