相依网络的鲁棒性优化研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文相依网络的鲁棒性优化研究学位申请人：程运洪学科专业：控制科学与工程指导教师：陈世明教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其

2、他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名______

3、______导师签名__________日期___________摘要相依网络的鲁棒性优化研究摘要随着社会的发展，科技的进步，城市基础设施建设进程的不断加快，不断涌现出各种各样的基础设施网络，不同基础设施网络之间联系日益密切。与单一网络相比，这种具有相依关系的网络更加复杂，已有单一网络的研究成果很难解释这类网络所表现的性质、现象等。通过对基础设施网络发生的事故原因进行分析可知，网络重要节点发生故障以及故障传播方式对基础设施网络的功能会造成巨大影响。因此，本文以复杂网络理论知识为基础，为达到“提高相依网络鲁棒性”这一

4、目的，在相依网络的保护策略以及设计符合实际的负载重分配策略等方面进行了研究。本文的主要研究成果如下：首先，对相依网络的研究现状进行概括总结，从复杂网络基本模型、相依网络基本模型、相依网络级联失效方式、负载重分配方式以及相依网络鲁棒性测度这五个方面进行了总结，从而为后续的研究工作提供了有力的理论依据。其次，以一对一随机相依网络模型为基础，研究不同加边保护策略对网络鲁棒性的影响。基于两个无标度网络构建相依网络模型，并提出基于邻居信息的节点重要度占比加边保护策略。与已有的加边保护策略进行仿真对比，证明了所提策略的有效性。

5、通过设定加边比例F与分配倾向系数P两个重要参数。针对网络遭受随机攻击后，研究了采取不同加边保护策略后对网络鲁棒性的提升情况。仿真结果表明，随着加边比例F的增加，相依网络的鲁棒性增强。在加边比例一定时，网络的鲁棒性随着分配倾向系数P的减小呈现先增强后减弱的现象。在分配倾向系数P0.5时，网络的鲁棒性最好。这项研究对于如何合理改善网络的结构，有效提高网络的鲁棒性具有一定的指导意义。最后，针对相依网络中的失效节点（边）负载分配问题,提出一种较为符合实际的负载重分配策略，该策略有效减小了在级联失效过程中网络节点的容忍参数

6、阈值，能够很好的提高网络鲁棒性。在网络遭受蓄意攻击时，基于本文所提负载重分配策略，研究最大剩余容量强度参数、负载重分配效率参数以及初始负载强度参数对相依网络鲁棒性的影响。通过与常见的几种负载重分配策略进行仿真对比，验证了所提的基于领域内节点最大剩余容量的相依网络负载重分配策略具有明显的优势。以SFSF与ERER网络遭受蓄意攻击为例，研究不同参数条件下，网络鲁棒性的变化情况。通过仿真发现，剩余容量强度参数值和初始负载强度参数值的增加都会使网络的鲁棒性表现出先增强后减弱的规律；网络的鲁棒性会随着分配效率参

7、数值的增加呈现出一直减弱的趋势。因此，合理的调节领域内节点最大剩余容量强度参数、负载重分配效率参数以及初始负载强度参数的大小，可以有效提高网络的鲁棒性。这项工作对于合理分配I摘要网络构建成本以及抑制网络级联失效过程具有一定的指导作用。关键词：相依网络，鲁棒性，级联失效，加边策略，负载重分配策略IIAbstractRESEARCHONROBUSTNESSOPTIMIZATIONOFTHEINTERDEPENDENTNETWORKABSTRACTWiththedevelopmentofsociety,theprogr

8、essofscienceandtechnology,theacceleratingprocessofurbaninfrastructureconstruction,variousinfrastructurenetworksarecontinuouslyemerging,andtheconnectionbetweendifferentinfrastructur