Journal of Zhejiang University

Current Issue: <FITEE>

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering (former title: Journal of Zhejiang University SCIENCE C (Computers & Electronics), 2010-2014)

ISSN 2095-9184 (print); ISSN 2095-9230 (online); CN 33-1389/TP; Monthly.

FITEE is an international peer-reviewed journal indexed by SCI-E, Ei Compendex, DBLP, IC, Scopus, JST, CSA, etc. It covers research in Electrical and Electronic Engineering, including Computer Science, Information Sciences, Control, Automation, Telecommunications, and related disciplines.

Impact factor: 0.308 (2011), 0.297 (2012), 0.380 (2013), 0.415 (2014), 0.392 (2015), 0.622 (2016), 0.910 (2017), 1.033 (2018), 1.604 (2019), 2.161 (2020), 2.526 (2021).

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering

ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online), monthly

2020 Vol.21 No.2 P.195-350

Cover:

<481>

Contents:

<506>

<<< CONTENTS >>>

Special Issue on Complex Systems and Networks with Their Applications

Guest Editors: Jin-de CAO, Yang LIU, Jian-quan LU, and Leszek RUTKOWSKI

Editorial

Editorial: Complex systems and networks with their applications

Jin-de Cao, Yang Liu, Jian-quan Lu, Leszek Rutkowski

DOI: 10.1631/FITEE.2020000 Downloaded: 1616 Clicked: 2906 Cited: 0 Commented: 0(p.195-198) <Full Text>

Chinese summary <53> 複雜(zá)系統與網絡及其應用

曹進德¹，劉洋²，盧劍權¹，Leszek RUTKOWSKI^3,4
¹東南(nán)大(dà)學數學學院，中(zhōng)國南(nán)京市，210096
²浙江師範大(dà)學數學與計算機科學學院，中(zhōng)國金華市，321004
³琴斯托霍瓦工(gōng)業大(dà)學計算智能研究所，波蘭琴斯托霍瓦，42-200
⁴社會科學大(dà)學信息技術研究所，波蘭奧茲市，90-113

摘要：複雜(zá)系統與網絡能刻畫現有大(dà)量系統的特征，并在過去(qù)幾十年中(zhōng)得到國内外(wài)學者廣泛關注。由于通信、計算機和信息技術飛速發展，人們能夠應對傳統方法無法處理的大(dà)規模數據，近年來，有關複雜(zá)系統與網絡的研究已擴展至網絡化控制系統、信息物(wù)理系統、邏輯網絡、神經網絡和其它相關領域。更重要的是，諸如無線傳感網絡、分(fēn)散式控制和深度學習等新興技術亟需分(fēn)布式控制策略，以确保系統魯棒性、靈活性、可擴展性、低成本或便于配置和易于維護。
自上世紀末以來，有關複雜(zá)系統與網絡的研究已取得巨大(dà)發展和進步，得到許多有見地的結果和富有成效的方法。複雜(zá)系統與網絡已廣泛應用于民用和軍事領域，典型示例包括運輸系統、國家電網、健康和醫療領域、航空航天和工(gōng)業系統等專業領域。随着對清潔能源、低成本、高安全性、健康等的要求，複雜(zá)系統與網絡的研究越來越受到學術界和工(gōng)業界關注。
在此背景下(xià)，中(zhōng)國工(gōng)程院院刊《信息與電子工(gōng)程前沿（英文）》（FITEE）組織了本期“複雜(zá)系統與網絡及其應用”專刊，旨在促進複雜(zá)系統與網絡的研究，概述理論、應用兩方面最新進展。經嚴格評審，共遴選12篇論文，其中(zhōng)2篇綜述，10篇研究論文。

Review Articles

Review Article: A survey on complex dynamical networks with impulsive effects

Xiu-ping Han, Yong-shun Zhao, Xiao-di Li

DOI: 10.1631/FITEE.1900456 Downloaded: 1674 Clicked: 5031 Cited: 0 Commented: 0(p.199-219) <Full Text> <PPT> 1324

Chinese summary <36> 具有脈沖效應的複雜(zá)動态網絡綜述

韓秀萍，趙永順，李曉迪
山東師範大(dà)學數學與統計學院，中(zhōng)國濟南(nán)市，250014

摘要：本文回顧具有脈沖效應的複雜(zá)動态網絡研究工(gōng)作。将脈沖效應分(fēn)爲脈沖控制與脈沖幹擾兩個方面，較全面系統地總結具有脈沖效應的複雜(zá)動态網絡基礎性研究結果和最近研究進展。論文主要分(fēn)5部分(fēn)，包括複雜(zá)動态網絡的同步脈沖、失同步脈沖、自适應脈沖同步、牽制脈沖同步以及具有随機和脈沖效應的複雜(zá)動态網絡。最後，給出結論，并簡要叙述具有脈沖效應的複雜(zá)動态網絡未來研究方向。

關鍵詞組：複雜(zá)動态網絡；同步脈沖；失同步脈沖；牽制控制；時滞

Review Article: New developments in control design techniques of logical control networks

Xiang-shan Kong, Shu-ling Wang, Hai-tao Li, Fuad E. Alsaadi

DOI: 10.1631/FITEE.1900397 Downloaded: 1558 Clicked: 4414 Cited: 0 Commented: 0(p.220-233) <Full Text> <PPT> 1277

Chinese summary <31> 邏輯控制網絡控制設計方法新進展

孔祥山¹，王淑玲¹，李海濤¹，Fuad E. ALSAADI²
¹山東師範大(dà)學數學與統計學院，中(zhōng)國濟南(nán)市，250014
²阿蔔杜勒阿齊茲國王大(dà)學電子與計算機工(gōng)程系，沙特阿拉伯吉達，21589

摘要：控制設計是邏輯控制網絡研究的一(yī)個基本問題。本文對邏輯控制網絡控制設計方法的新進展進行綜述。首先回顧矩陣半張量積和邏輯控制網絡的一(yī)些基本結果。接着介紹邏輯控制網絡研究中(zhōng)的控制設計方法新進展，包括能達集法、牽制控制法、控制李雅普諾夫函數法、事件觸發法和采樣控制法。最後通過一(yī)個示例說明這些方法的有效性。

關鍵詞組：邏輯控制網絡；控制設計；矩陣半張量積

Research Articles

Mittag-Leffler stability analysis of multiple equilibrium points in impulsive fractional-order quaternion-valued neural networks

K. Udhayakumar, R. Rakkiyappan, Jin-de Cao, Xue-gang Tan

DOI: 10.1631/FITEE.1900409 Downloaded: 1899 Clicked: 5185 Cited: 0 Commented: 0(p.234-246) <Full Text> <PPT> 1470

Chinese summary <31> 分(fēn)數階脈沖四元數神經網絡多平衡點的Mittag-Leffler穩定性分(fēn)析

K. UDHAYAKUMAR¹，R. RAKKIYAPPAN¹，曹進德²，譚學剛³
¹巴拉蒂亞大(dà)學數學系，印度哥印拜陀市，641046
²東南(nán)大(dà)學數學學院，中(zhōng)國南(nán)京市，210096
³東南(nán)大(dà)學自動化學院，中(zhōng)國南(nán)京市，210096

摘要：研究分(fēn)數階四元數值神經網絡（quaternion-valued neural networks, QVNNs）的多重Mittag-Leffler穩定性問題。利用激活函數的幾何性質和李普希茨條件，分(fēn)析系統平衡點的存在性。此外(wài)，利用李雅普諾夫直接法研究分(fēn)數階脈沖四元素神經網絡的多平衡點的全局Mittag-Leffler穩定性。最後，通過仿真驗證主要結果的有效性和可行性。

關鍵詞組：Mittag-Leffler穩定性；分(fēn)數階；四元數神經網絡；脈沖

Output feedback stabilizer design of Boolean networks based on network structure

Jie Zhong, Bo-wen Li, Yang Liu, Wei-hua Gui

DOI: 10.1631/FITEE.1900229 Downloaded: 1920 Clicked: 5161 Cited: 0 Commented: 0(p.247-259) <Full Text> <PPT> 1429

Chinese summary <28> 基于網絡結構的布爾網絡輸出反饋鎮定器設計

鍾傑¹，李博文^2,3，劉洋¹，桂衛華⁴
¹浙江師範大(dà)學數學與計算機科學學院，中(zhōng)國金華市，321004
²東南(nán)大(dà)學信息科學與工(gōng)程學院，中(zhōng)國南(nán)京市，210096
³東南(nán)大(dà)學網絡空間安全學院，中(zhōng)國南(nán)京市，210096
⁴中(zhōng)南(nán)大(dà)學自動化學院，中(zhōng)國長沙市，410083

摘要：在基因調控網絡中(zhōng)，穩态結構可以用來表示細胞死亡或基因不受調控生(shēng)長的進化行爲。本文利用矩陣半張量積工(gōng)具，分(fēn)析與研究布爾網絡輸出反饋鎮定器的設計。基于描述節點間耦合關系的網絡結構信息，設計了輸出反饋鎮定器以實現全局穩定。與傳統牽制控制器設計相比，輸出反饋鎮定器設計不再基于布爾網絡的狀态轉移矩陣，可以有效确定牽制節點，降低計算複雜(zá)度。本文所提方法有效避免了計算2ⁿ×2ⁿ維的狀态轉移矩陣，這裏n是布爾網絡的節點數。最後，分(fēn)别在一(yī)個信号轉導網絡和一(yī)個黑腹果蠅極性基因網絡進行仿真模拟，證明該方法有效。結果表明，與傳統布爾網絡牽制控制相比，該方法更爲簡單、簡潔。

關鍵詞組：布爾網絡；輸出反饋鎮定器；網絡結構；矩陣半張量積

Switching-based stabilization of aperiodic sampled-data Boolean control networks with all subsystems unstable

Liang-jie Sun, Jian-quan Lu, Wai-Ki Ching

DOI: 10.1631/FITEE.1900312 Downloaded: 5645 Clicked: 5093 Cited: 0 Commented: 0(p.260-267) <Full Text> <PPT> 1420

Chinese summary <28> 基于切換機制的所有子系統不穩定的非周期采樣布爾控制網絡鎮定問題研究

孫靓潔¹，盧劍權¹，Wai-Ki CHING²
¹東南(nán)大(dà)學數學學院，中(zhōng)國南(nán)京市，210096
²香港大(dà)學數學系，中(zhōng)國香港

摘要：本文旨在進一(yī)步研究帶有非周期采樣控制的布爾控制網絡的全局穩定性。前期工(gōng)作指出一(yī)個帶有非周期采樣控制的布爾控制網絡能夠被轉化爲一(yī)個切換布爾網絡；通過研究轉化後的切換布爾網絡的全局穩定性，可以進一(yī)步得到帶有非周期采樣控制的布爾控制網絡的全局穩定性。遺憾的是，由于前期工(gōng)作主要思想是利用穩定子系統抵消由不穩定子系統引起的狀态發散，因此所考慮的切換布爾網絡至少含有一(yī)個穩定子系統。本文主旨是恰當的切換行爲也可以具有良好穩定特性；即當所有子系統都不穩定時，通過設計合适的切換律，切換布爾網絡也能達到穩定。這與前期工(gōng)作的思想完全不同。具體(tǐ)地，對這種情況，首先駐留時間被要求限制在一(yī)對上下(xià)界内；然後，利用離(lí)散化李雅普諾夫函數和駐留時間方法，得到一(yī)個全局穩定的充分(fēn)條件；最後，通過一(yī)個生(shēng)物(wù)實例來論證所得結論。

關鍵詞組：非周期采樣控制；布爾控制網絡；不穩定子系統；離(lí)散化李雅普諾夫函數；駐留時間

Bisimulation-based stabilization of probabilistic Boolean control networks with state feedback control

Nan Jiang, Chi Huang, Yao Chen, Jürgen Kurths

DOI: 10.1631/FITEE.1900447 Downloaded: 1685 Clicked: 5045 Cited: 0 Commented: 0(p.268-280) <Full Text> <PPT> 1427

Chinese summary <26> 帶狀态反饋控制的概率布爾網絡上基于互模拟的穩定性研究

蔣楠¹，黃遲^1,2，陳姚¹，Jürgen KURTHS^3,4,5
¹西南(nán)财經大(dà)學經濟信息工(gōng)程學院，中(zhōng)國成都市，611130
²東南(nán)大(dà)學數學學院，中(zhōng)國南(nán)京市，210096
³波茨坦氣候影響研究所，德國波茨坦，14412
⁴柏林洪堡大(dà)學物(wù)理系，德國柏林，12489
⁵薩拉托夫州立大(dà)學，俄羅斯薩拉托夫，410012

摘要：研究具有狀态反饋控制的概率布爾控制網絡。爲降低計算複雜(zá)度，定義一(yī)種新的互模拟概率布爾控制網絡。爲更好理解概率布爾控制網絡之間的互模拟關系，使用一(yī)種半張量積的強大(dà)矩陣運算。由于網絡穩定至關重要，考慮互模拟概率布爾控制網絡之間的1-概率穩定傳播，并證明可行性。如果兩個概率布爾控制網絡之間匹配互模拟關系，則它們的過渡階段（實現穩定的最大(dà)步驟數）被證明相同。之後，将結果推廣到概率布爾網絡。

關鍵詞組：概率布爾控制網絡；互模拟；1-概率穩定；狀态反饋控制

Complete synchronization of coupled Boolean networks with arbitrary finite delays

Jie Liu, Lulu Li, Habib M. Fardoun

DOI: 10.1631/FITEE.1900438 Downloaded: 1692 Clicked: 4705 Cited: 0 Commented: 0(p.281-293) <Full Text> <PPT> 1356

Chinese summary <26> 具有任意有限延遲耦合布爾網絡的完全同步

劉傑¹，李露露¹，Habib M. FARDOUN²
¹合肥工(gōng)業大(dà)學數學學院，中(zhōng)國合肥市，230009
²阿蔔杜勒阿齊茲國王大(dà)學計算與信息技術學院，沙特阿拉伯吉達，21589

摘要：研究耦合延遲布爾網絡完全同步性問題。文中(zhōng)所讨論的耦合延遲布爾網絡模型中(zhōng)，狀态延遲和輸出延遲可能不相等，并且每個布爾網絡中(zhōng)的狀态延遲也可能不相等。基于矩陣半張量積獲得耦合延遲布爾網絡達到完全同步的充要條件。提供解決耦合延遲布爾網絡完全同步性的有效算法。最後，通過數值算例說明該算法的有效性。

關鍵詞組：布爾網絡；同步性；時滞

Optimal one-bit perturbation in Boolean networks based on cascading aggregation

Jin-feng Pan, Min Meng

DOI: 10.1631/FITEE.1900411 Downloaded: 1607 Clicked: 4276 Cited: 0 Commented: 0(p.294-303) <Full Text> <PPT> 1402

Chinese summary <27> 基于級聯聚合算法下(xià)的布爾網絡最優單點攝動

潘金鳳¹，孟敏²
¹濰坊學院數學與信息科學學院，中(zhōng)國濰坊市，261061
²南(nán)洋理工(gōng)大(dà)學電氣與電子工(gōng)程學院，新加坡，639798

摘要：研究級聯聚合算法分(fēn)割下(xià)的大(dà)型布爾網絡最優單點攝動問題；最大(dà)化期望吸引子吸引域，同時最小(xiǎo)化非期望吸引子吸引域。首先，通過級聯聚合算法給出一(yī)個在單點攝動下(xià)保持期望吸引子不變的充要條件。其次，提出一(yī)個判定是否出現新吸引子的算法。然後，提出另一(yī)算法給出單點攝動下(xià)吸引子吸引域的大(dà)小(xiǎo)變化。最後，将本文理論應用于尋找T細胞受體(tǐ)網絡的最優單點攝動問題。

關鍵詞組：大(dà)型布爾網絡；吸引子；級聯聚合算法；單點攝動

Cascading decomposition of Boolean control networks: a graph-theoretical method

Yi-feng Li, Jian-dong Zhu

DOI: 10.1631/FITEE.1900422 Downloaded: 1616 Clicked: 4497 Cited: 0 Commented: 0(p.304-315) <Full Text> <PPT> 1389

Chinese summary <27> 布爾控制網絡的級聯分(fēn)解：一(yī)種圖論方法

李一(yī)峰，朱建棟
南(nán)京師範大(dà)學數學科學學院數學研究所，中(zhōng)國南(nán)京市，210023

摘要：采用圖論方法研究布爾控制網絡的兩類級聯分(fēn)解問題。提出嵌套完美等點劃分(fēn)（NPEVP）的概念。基于NPEVP，得到級聯分(fēn)解問題可解的充要圖條件。給定提出的圖條件，可構造性地得到實現相應級聯分(fēn)解形式的邏輯坐标變換。最後，給出兩個實例以驗證結論。

關鍵詞組：布爾控制網絡；半張量積；級聯分(fēn)解；圖條件

Output tracking of delayed logical control networks with multi-constraint

Ya-ting Zhang, Jun-e Feng

DOI: 10.1631/FITEE.1900376 Downloaded: 1668 Clicked: 4902 Cited: 0 Commented: 0(p.316-323) <Full Text> <PPT> 1387

Chinese summary <27> 多重受限時滞邏輯控制網絡的輸出跟蹤

鄭亞婷，馮俊娥
山東大(dà)學數學學院，中(zhōng)國濟南(nán)市，250100

摘要：本文深入研究具有狀态和控制受限的時滞邏輯控制網絡的輸出跟蹤問題。與其他類型時滞相比，狀态依賴型時滞數值的更新依賴當前的狀态值和一(yī)個僞邏輯函數。多重受限意味着狀态的取值局限在一(yī)個給定的非空集合以及控制器的設計有條件限定。采用矩陣半張量積方法将動态方程轉化爲代數形式，進而構造一(yī)個等價擴維系統。基于該擴維系統，輸出跟蹤問題被轉化爲集合鎮定問題。利用變換的狀态轉移矩陣，可得到該系統實現輸出跟蹤的充分(fēn)必要條件，通過數學軟件容易驗證此條件。此外(wài)，設計了狀态反饋控制器使時滞邏輯控制網絡的輸出能跟蹤參考信号。最後，通過一(yī)個例子驗證本文的理論結果。

關鍵詞組：邏輯控制網絡；多重受限；輸出跟蹤；鎮定；狀态依賴型時滞；半張量積

New results on impulsive type inertial bidirectional associative memory neural networks

Chaouki Aouiti, Mahjouba Ben Rezeg, Yang Cao

DOI: 10.1631/FITEE.1900181 Downloaded: 1676 Clicked: 4818 Cited: 0 Commented: 0(p.324-339) <Full Text>

Chinese summary <30> 脈沖型慣性雙向聯想記憶神經網絡新解

Chaouki AOUITI¹，Mahjouba Ben REZEG¹，曹陽^2,3
¹迦太基大(dà)學數學系，突尼斯賓澤特，Zarzouna，7021
²東南(nán)大(dà)學網絡空間安全學院，中(zhōng)國南(nán)京，211189
³香港大(dà)學機械工(gōng)程系，中(zhōng)國香港

摘要：探究了具有混合時滞和脈沖效應的慣性雙向聯想記憶神經網絡。該研究爲類似系統的反周期解的存在性、唯一(yī)性和全局指數穩定性提供了新的實用條件。使用微分(fēn)不等式技術證明我(wǒ)們的主要結果，并給出一(yī)個仿真算例證明新結果的有效性。

關鍵詞組：慣性神經網絡；反周期解；全局指數穩定；脈沖；時變延遲；雙向聯想記憶

Design of an eco-gearshift control strategy under a logic system framework

Ming-xin Kang, Jin-wu Gao

DOI: 10.1631/FITEE.1900459 Downloaded: 1787 Clicked: 6603 Cited: 0 Commented: 0(p.340-350) <Full Text> <PPT> 1480

Chinese summary <28> 基于邏輯系統框架的節能換檔控制策略設計

康銘鑫¹，高金武²
¹東北(běi)大(dà)學流程工(gōng)業綜合自動化國家重點實驗室，中(zhōng)國沈陽市，110819
²吉林大(dà)學通信工(gōng)程學院，中(zhōng)國長春市，130012

摘要：交通信息的有效獲取爲汽車(chē)動力系統節能減排控制帶來巨大(dà)潛力。提出一(yī)種旨在提升汽車(chē)燃油經濟性能的基于邏輯控制的換擋策略。通過分(fēn)析處理曆史駕駛數據和實時交通信息，駕駛員(yuán)在特定路段的功率需求顯示出随機特征且可被統計分(fēn)析；該随機特征爲換擋策略設計提供了新思路。考慮到檔位控制的離(lí)散特性，換擋策略可在邏輯系統框架下(xià)設計。鑒于此，汽車(chē)車(chē)速動态被離(lí)散量化爲若幹邏輯狀态，進而可用馬爾可夫過程模型建模爲一(yī)個邏輯系統。在邏輯系統框架下(xià)，将汽車(chē)燃油優化問題建模爲滾動時域檔位優化控制問題，并采用基于代數運算的動态優化算法在線求解最優檔位控制策略。仿真結果表明，相較于傳統換擋策略，所提出的控制器能有效提升燃油經濟性能。

關鍵詞組：随機邏輯系統；換擋策略；滾動時域優化；交通信息；節能駕駛