Real-world complex network systems often experience changes over time, and controlling their state has important applications in various fields. While external control signals can drive static networks to a desired state, dynamic networks have varying topologies that require changes to the driver nodes for maintaining control. Most existing approaches require knowledge of topological changes in advance to compute optimal control schemes. However, obtaining such knowledge can be difficult for many real-world dynamic networks. To address this issue, we propose a novel real-time control optimization algorithm called Dynamic Optimal Control (DOC) that predicts node control importance using historical information to minimize control scheme changes and reduce overall control cost. We design an efficient algorithm that fine-tunes the current control scheme by repairing past maximum matching to respond to changes in the network topology. Our experiments on real and synthetic dynamic networks show that DOC significantly reduces control cost and achieves more stable and focused real-time control schemes compared to traditional algorithms. The proposed algorithm has the potential to provide solutions for real-time control of complex dynamic systems in various fields.


翻译:虽然外部控制信号可以将静态网络推向理想状态,但动态网络具有不同的地形,需要改变驱动器节点以维持控制。大多数现有方法需要事先了解地形变化,以计算最佳控制计划。然而,对于许多真实世界动态网络来说,获取这种知识可能很困难。为了解决这一问题,我们提议了一种新的实时控制优化算法,称为动态最佳控制(DOC),用于预测节点控制的重要性,使用历史信息来尽量减少控制计划的变化并降低总体控制成本。我们设计了一种高效算法,通过修补过去的最大匹配来微调目前的控制计划,以应对网络地形的变化。我们对实际和合成动态网络的实验表明,DOC大大降低了控制成本,实现了与传统算法相比更加稳定和集中的实时控制计划。拟议的算法有可能为各个领域复杂动态系统的实时控制提供解决方案。

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