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以前很多文献用李雅普诺夫函数法导出神经网络的稳定性[1-9],然而每一种方法有其局限性,不动点方法是李雅普诺夫函数法的替代方法之一[10-16].本文作者考虑用压缩映射原理结合线性矩阵不等式方法给出一类T-S模糊概率时滞脉冲双向联想记忆神经网络的稳定性的代数判据(LMI).特别地,LMI判据适合于计算机Matlab LMI工具箱编程运算,符合实际工程中大型计算的要求.由于方法和条件的不同,本文更新了相关文献[14-16]的结果.
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本文考虑下述由IF-THEN规则所描述的T-S模糊双向联想记忆神经网络系统模型:
模糊规则j 令t∈[0,+∞),t≠tk,k=1,2,…,若ω1(t)=μj1,…,ωm(t)=μjm,则
其中
{μjk}是模糊集(j=1,2,…,J;k=1,2,…,m),ωk(t)是前件变量,m为前件变量的个数,J是IF-THEN规则的个数.激活函数
脉冲函数
时滞0≤τ(t),h(t)≤τ,∀i=1,2,…,n.我们简记时滞神经元之间相互联络的权系数矩阵Cj,Dj是n维方阵.脉冲时刻tk(k=1,2,…)满足0<t1<t2<…,
$ \mathop {\lim}\limits_{k \to \infty} {t_k}=\infty $ . x(tk+)和x(tk-)分别表示x(t)在tk时刻的右极限和左极限.假设x(tk-)=x(tk)(∀k=1,2,…).令t≥0,t≠tk,k=1,2,…,由单点模糊化、乘积推理和平均加权反模糊化得到模糊系统的整个状态方程为其中
Υj(ω(t))为相应于规则j的隶属度函数,且
$ \sum\limits_{j=1}^J {{\rho _j}\left( {\omega \left( t \right)} \right)} =1$ ,ρj(ω(t))≥0.由于实际系统中的时滞达到较大值的概率很小,于是我们需要考虑概率时滞
设实数c0≤1,定义随机变量
令t≥0,t≠tk,k=1,2,…,考虑概率时滞模糊系统
本文假设:f(0)=g(0)=ρ(0)=0∈
$ \mathbb{R}^n$ ;对角矩阵A=diag(a1,a2,…,an),B=diag(b1,b2,…,bn)正定;对角矩阵F,G,H分别是向量函数f,g,ρ的利普希茨常数矩阵.
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定理1 假设存在常数0<λ<1,使得
则脉冲时滞系统(2)是指数稳定的,其中δ=
$ \mathop {{\rm{inf}}}\limits_{k = 1, 2, \cdots} \left( {{t_{k + 1}} - {t_k}} \right) > 0$ .证 首先定义空间Ω=Ω1×Ω2.
设Ωi(i=1,2)是这样的函数空间,其函数qi(t):[-τ,∞)→
$ \mathbb{R}^n$ 满足以下4条:(a) qi(t)连续于t∈[0,+∞)\{tk}k=1∞;
(b) q1(t)=ξ(t),q2(t)=η(t)(∀t∈[-τ,0]);
(c)
$ \mathop {\lim}\limits_{t \to t_k^ -} {q_i}\left( t \right) = {q_i}\left( {{t_k}} \right)$ ,且$ \mathop {\lim}\limits_{t \to t_k^ +} {q_i}\left( t \right)$ 存在(∀k=1,2,…);(d) 当t→∞时eγtqi(t)→0,其中γ>0是常数,满足γ<min{λminA,λminB}.
则易证Ω是下述度量下的完备空间:
其中
这里qi∈Ωi,
$ {\tilde q_i}$ ∈Ωi,i=1,2.现定义压缩映射P:Ω→Ω,这需3步来实现.
第一步,关于系统(3),我们可以构造如下映射:
我们不难证明P是Ω上的压缩映射.
第二步,不难证明
$ P\left( \begin{array}{l} x\left( t \right)\\ y\left( t \right) \end{array} \right) \in \mathit{\Omega }, \forall \left( \begin{array}{l} x\left( t \right)\\ y\left( t \right) \end{array} \right) \in \mathit{\Omega }$ .换而言之,$ P\left( \begin{array}{l} x\left( t \right)\\ y\left( t \right) \end{array} \right)$ 满足条件(a)-(d).第三步,证明(5)式定义的P是压缩映射.
对任给
$ \left( \begin{array}{l} x\left( t \right)\\ y\left( t \right) \end{array} \right), \left( \begin{array}{l} \bar x\left( t \right)\\ \bar y\left( t \right) \end{array} \right) \in \mathit{\Omega }$ ,我们有因此
所以P:Ω→Ω是压缩映射,从而存在P在Ω上的不动点
$ \left( \begin{array}{l} x\left( t \right)\\ y\left( t \right) \end{array} \right)$ .即$ \left( \begin{array}{l} x\left( t \right)\\ y\left( t \right) \end{array} \right)$ 是模糊时滞脉冲系统(2)的解,满足$ {{\rm{e}}^{\gamma t}}\left\| {\left( \begin{array}{l} x\left( t \right)\\ y\left( t \right) \end{array} \right)} \right\|$ →0(t→+∞).证毕.
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例1 考虑下列模糊BAM神经网络:
模糊规则1
令t≥0,t≠tk,k=1,2,…,若ω1(t)=
$ \frac{1}{{{{\rm{e}}^{{\rm{ - 5}}{\omega _{\rm{1}}}\left( t \right)}}}}$ ,则模糊规则2
令t≥0,t≠tk,k=1,2,…,若ω2(t)=1-
$ \frac{1}{{{{\rm{e}}^{{\rm{ - 5}}{\omega _{\rm{1}}}\left( t \right)}}}}$ ,则其中τ(t)=h(t)=τ=0.8,t1=0.3,tk=tk-1+0.3k,δ=0.5,x(s)=tanh s,y(s)=2sin s,f(x)=0.1sin x,g(x)=0.09sin x,ρ(x)=0.1x,A=(2),B=(1.95),C1=(0.02),C2=(0.03),D1=(0.15),D2=(0.18),F=(0.1),G=(0.09),H=(0.1).
利用计算机Matlab LMI工具箱解(4)式,得到可行性数据
则由定理1知,模糊系统(6)-(7)是指数稳定的.
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本文用不动点方法研究了模糊脉冲概率时滞BAM神经网络系统的稳定性,其优点是利用压缩映像原理给出系统解的存在性的同时,也给了该解的全局指数型稳定结论,这点由本文函数空间的构造可以看出.