有界噪声与谐和激励联合作用下Duffing-Rayleigh振子的Melnikov混沌

研究了有界噪声与谐和激励作用下的Duffing-Rayleigh振子的动力学行为.首先运用随机Melnikov过程方法得到系统出现混沌的条件,结果表明随着非线性阻尼参数的增加系统会从混沌运动到周期运动,随着Wiener过程强度参数的增加,系统由混沌进入周期的临界幅值会先递增后不变.最后,用两类数值方法即最大Lyapunov指数与Poincare截面验证了上述结果. 关键词： 有界噪声 随机Melnikov过程 混沌运动 周期运动     

待定固有频率法在分析系统混沌临界值问题中的应用

利用规范形理论与待定固有频率寻求改善Melnikov函数分析非线性振动系统混沌阈值的简单方法,着重讨论参数与周期激励联合作用下具有主参数共振的三阱势能系统,建立了其Melnikov函数积分式.引入由待定固有频率形成的时间尺度变换,从同宿及异宿分岔两个角度获取系统的混沌临界值,使得非线性扰动量对于基频的影响有效地体现于Melnikov函数表达式中,进而结合相应的分析过程提高所得结果的计算精度.作为算例,对解析解与数值积分结果进行了对比,以验证提出方法的有效性与可行性. 关键词： 规范形 Melnikov方法 混沌 同宿分岔     

有界噪声和谐和激励联合作用下一类非线性系统的混沌研究

研究一类有界噪声和谐和激励联合作用下的非线性系统，首先用多尺度方法将该系统约化，针对约化后的平均系统，利用随机Melnikov过程方法结合均方值准则导出随机系统可能产生混沌运动的临界条件，结果表明在一定的参数范围内，随着Weiner过程强度参数值的增大，混沌的临界激励幅值先递减继而递增. 同时，用两类数值方法即最大Lyapunov指数法和Poincare截面法验证了解析结果. 关键词： 有界噪声 多尺度 随机Melnikov过程 混沌     

一类含Mathieu-Duffing振子的相对转动系统的分岔和混沌

建立了一类具有Mathieu-Duffing振子的两质量相对转动系统的非线性动力学方程. 应用多尺度法求解该系统发生主共振-基本参数共振的分岔响应方程,并通过奇异性分析得到系统稳态响应的转迁集. 利用Melnikov方法讨论系统在外激扰动和参激扰动变化下的全局分岔和系统进入混沌状态的可能途径,得到外激和参激幅值变化下系统可能出现多次通向混沌的道路,获得系统发生混沌的必要条件. 最后采用数值方法验证了理论研究的有效性. 关键词： 相对转动 Mathieu-Duffing振子 混沌 Melnikov方法     

谐和激励与有界噪声作用下具有同宿和异宿轨道的Duffing振子的混沌运动

研究了具有同宿轨道、异宿轨道的双势阱Duffing振子在谐和激励与有界噪声摄动下的混沌运动.基于同宿分叉和异宿分叉，由Melnikov理论推导了系统出现混沌运动的必要条件及出现分形边界的充分条件.结果表明：当Wiener过程的强度参数大于某一临界值时，噪声增大了诱发混沌运动的有界噪声的临界幅值，相应地缩小了参数空间的混沌域，且产生混沌运动的临界幅值随着噪声强度的增大而增大.同时数值计算了最大Lyapunov指数，由最大Lyapunov指数为零从另一角度得到了系统出现混沌运动的有界噪声的临界幅值，发现在Wi 关键词： 混沌 同宿和异宿分叉 随机Melnikov方法 最大Lyapunov指数     

基于状态反馈参数激励系统的超谐共振分岔控制

设计了非线性参数控制器，改变了参数激励系统2 倍超谐共振时的稳态响应，减小了系统的响应幅值和消除了超谐共振时的鞍结分岔，从而消 除了跳跃和滞后现象.首先由多尺度法得到参数系统的近似频响方程，再进行分岔分析，从 而实现非线性控制的目标.通过数值模拟，说明状态反馈控制是可行的和有效的. 关键词： 参数激励 鞍结分岔 分岔控制 2倍超谐共振     

分数阶van der Pol振子的超谐共振

以含分数阶微分项的van der Pol振子为对象,研究其超谐共振时的动力学特性.首先,通过平均法得到了系统的一阶近似解,提出了超谐共振时等效线性阻尼和等效线性刚度的概念,研究了分数阶微分项的系数和阶次以等效线性阻尼和等效线性刚度的形式对系统动力学特性的影响.随后,建立了超谐共振时定常解的幅频曲线的解析表达式,得到了超谐共振周期响应的稳定性判断准则并提出等效非线性阻尼和非线性稳定性条件参数的概念.最后,通过数值仿真比较了分数阶与整数阶系统的幅频曲线,分析了分数阶微分项的系数和阶次对响应幅值、幅频曲线以及系统稳定性的影响.     

一类非线性相对转动系统的组合共振分岔与混沌

研究一类具有异宿轨道的非线性相对转动系统的分岔与混沌运动. 应用耗散系统的拉格朗日方程建立一类组合谐波激励作用下非线性相对转动系统的动力学方程. 利用多尺度法求解相对转动系统发生组合共振时满足的分岔响应方程并进行奇异性分析, 得到了系统稳态响应的转迁集. 根据相对转动系统异宿轨道参数方程, 求解了异宿轨道的Melnikov函数, 并给出了系统发生Smale马蹄变换意义下混沌的临界条件. 最后采用数值方法, 通过分岔图, 最大Lyapunov指数图, 相轨迹图和庞加莱截面图研究系统参数对混沌运动的影响.     

受简谐激励载流导线的三次超谐共振

研究受简谐激励的二长直电流间载流导线的三次超谐共振问题,应用动力学方法建立载流导线受外部激励和安培力的Duffing方程.根据非线性振动的多尺度解法,得到系统满足三次超谐共振情况的一次近似解以及对应的定常解,并对其进行数值计算.分析直流、交流、调谐值、张力、激励等对系统的影响.     

一类非自治位置时滞反馈控制系统的亚谐共振响应

研究了弹性轨道条件下，控制回路中位置反馈信号存在时滞的磁浮系统在亚谐轨道激励作用下的响应问题. 将动力学模型在平衡点处线性化，以时滞为分岔参数，得到了系统出现Hopf分岔的条件. 用中心流形约化方法得到了包含轨道扰动系统的Poincaré规范型. 用多尺度法从理论上推导了时滞磁浮系统的亚谐共振周期解，得到了自由振动的分岔响应方程，分析了周期解中自由振动项的存在条件，研究了控制参数和激励参数与周期解的关系. 最后用数值仿真的方法分析了时滞参数、控制参数对系统响应的影响，分析结果指出，使系统保持稳定的亚谐响应的时滞边界小于无扰动时的时滞边界，时滞参数不但可以抑制亚谐响应，还能够控制混沌的产生，而控制参数可以控制系统响应中自由振动项的出现和受迫振动的幅值，适当选择这些参数可以有效抑制亚谐振动响应. 关键词： 亚谐共振响应 位置时滞反馈控制 非自治磁浮系统 分岔     

Effect of rectified and modulated sine forces on chaos in Duffing oscillator

The effect of rectified and modulated sine forces on the onset of horseshoe chaos is studied both analytically and numerically in the Duffing oscillator. With single force analytical threshold condition for the onset of horseshoe chaos is obtained using the Melnikov method. The Melnikov threshold curve is drawn in a parameter space. For the rectified sine wave, onset of cross-well asymptotic chaos is observed just above the Melnikov threshold curve. For the modulus of sine wave long time transient motion followed by a periodic attractor is realized. The possibility of controlling of chaos by the addition of second modulated force is then analyzed. Parametric regimes where suppression of horseshoe chaos occurs are predicted analytically and verified numerically. Interestingly, suppression of chaos is found in the parametric regimes where the Melnikov function does not change sign.     

Role of asymmetries in the chaotic dynamics of the double-well Duffing oscillator

Duffing oscillator driven by a periodic force with three different forms of asymmetrical double-well potentials is considered. Three forms of asymmetry are introduced by varying the depth of the left-well alone, location of the minimum of the left-well alone and above both the potentials. Applying the Melnikov method, the threshold condition for the occurrence of horseshoe chaos is obtained. The parameter space has regions where transverse intersections of stable and unstable parts of left-well homoclinic orbits alone and right-well orbits alone occur which are not found in the symmetrical system. The analytical predictions are verified by numerical simulation. For a certain range of values of the control parameters there is no attractor in the left-well or in the right-well.     

Analytical and Numerical Studies for Chaotic Dynamics of a Duffing Oscillator with a Parametric Force

The chaotic dynamics of a Duffing oscillator with a parametric force is investigated. By using the direct perturbation technique, we analytically obtain the general solution of the lst-order equation. Through the boundedness condition of the general solution we get the famous Melnikov function predicting the onset of chaos. When the parametric and external forces are strong, numerical simulations show that increasing the amplitude of the parametric or external force can lead the system into chaos via period doubling.     

Analytical and Numerical Studies for Chaotic Dynamics of a Duffing Oscillator with a Parametric Force

The chaotic dynamics of a Duffing oscillator with a parametric force is investigated. By using the direct perturbation technique, we analytically obtain the general solution of the 1st-order equation. Through the boundedness condition of the general solution we get the famous Melnikov function predicting the onset of chaos. When the parametric and external forces are strong, numerical simulations show that increasing the amplitude of the parametric or external force can lead the system into chaos via period doubling.     

基于扩展型Duffing振子的局部放电信号检测方法研究

目前, 小波阈值去噪法、数字滤波法、傅里叶频域变换法等常用的微弱信号检测方法所能达到的最低检测信噪比为-10 dB, 而双向环形耦合Duffing振子能达到的最低检测信噪比为-20 dB. 但是, 现场检测时常常会出现更低信噪比的放电脉冲信号, 因此现有检测方法就很难满足信号检测的实际需求. 为了有效解决该难题, 研究了一种扩展型Duffing振子的微弱脉冲信号检测的新方法. 该方法的主要思想是使用广义时间尺度变换, 将Duffing振子模型变换为扩展型Duffing振子模型, 有效扩展了微弱信号的频率检测范围. 仿真结果表明, 扩展型Duffing振子不仅具有良好的噪声免疫特性, 而且能有效检测到信噪比低至-40 dB的局部放电微弱脉冲信号, 进一步扩展了现有Duffing振子微弱信号检测方法的检测范围和应用领域.     

Duffing振子微弱信号检测方法研究

在前期实验工作的基础上,从理论分析的角度,提出了利用Duffing振子从大周期态向混沌态的相变 作为判据的微弱周期信号检测方法,给出了检测原理,并论证了其可行性;从过渡带影响和检测概率两方面 将该方法与传统的检测方法进行了比较分析,并对两者的检测性能进行了仿真对比.分析和仿真结果都显示,相同条件下, Duffing振子从大周期态向混沌态的相变受过渡带影响更小,所提方法具有更好的检测性能. 实验数据还表明, Duffing振子检测微弱信号只能基于单向相变, 利用阵发混沌进行频差检测只适用于待测信号信噪比较高的情况. 关键词： Duffing 混沌 检测 过渡带     

Controlling of chaos by weak periodic perturbations in Duffing-van der Pol oscillator

This paper investigates the possibility of controlling horseshoe and asymptotic chaos in the Duffing-van der Pol oscillator by both periodic parametric perturbation and addition of second periodic force. Using Melnikov method the effect of weak perturbations on horseshoe chaos is studied. Parametric regimes where suppression of horseshoe occurs are predicted. Analytical predictions are demonstrated through direct numerical simulations. Starting from asymptotic chaos we show the recovery of periodic motion for a range of values of amplitude and frequency of the periodic perturbations. Interestingly, suppression of chaos is found in the parametric regimes where the Melnikov function does not change sign.