常微分方程系统中内部激变现象的研究

应用广义胞映射图论方法研究常微分方程系统的激变.揭示了边界激变是由于混沌吸引子与 在其吸引域边界上的周期鞍碰撞产生的,在这种情况下,当系统参数通过激变临界值时,混 沌吸引子连同它的吸引域突然消失,在相空间原混沌吸引子的位置上留下了一个混沌鞍.研 究混沌吸引子大小(尺寸和形状)的突然变化,即内部激变.发现这种混沌吸引子大小的突然 变化是由于混沌吸引子与在其吸引域内部的混沌鞍碰撞产生的,这个混沌鞍是相空间非吸引 的不变集,代表内部激变后混沌吸引子新增的一部分.同时研究了这个混沌鞍的形成与演化. 给出了对永久自循环胞集和瞬态自循环胞集进行局部细化的方法. 关键词： 广义胞映射 有向图 激变 混沌鞍     

两个周期激励下Duffing-van der Pol系统的混沌瞬态和广义激变

运用广义胞映射图方法研究两个周期激励作用下Duffing-van der Pol系统的全局特性.发现了系统的混沌瞬态以及两种不同形式的瞬态边界激变, 揭示了吸引域和边界不连续变化的原因. 瞬态边界激变是由吸引域内部或边界上的混沌鞍和分形边界上周期鞍的稳定流形碰撞产生.第一种瞬态边界激变导致吸引域突然变小, 吸引域边界突然变大; 第二种瞬态边界激变使两个不同的吸引域边界合并成一体.此外, 在瞬态合并激变中两个混沌鞍发生合并, 最后系统的混沌瞬态在内部激变中消失. 这些广义激变现象对混沌瞬态的研究具有重要意义. 关键词： 广义胞映射图方法 Duffing-van der Pol 混沌瞬态 广义激变     

一类新的边界激变现象:混沌的边界激变

混沌吸引子的激变是一类普遍现象.借助于广义胞映射图论(generalized cell mapping digraph)方法发现了嵌入在分形吸引域边界内的混沌鞍,这个混沌鞍由于碰撞混沌吸引子导致混沌吸引子完全突然消失,是一类新的边界激变现象,称为混沌的边界激变.可以证明混沌的边界激变是由于混沌吸引子与分形吸引域边界上的混沌鞍相碰撞产生的,在这种情况下,当系统参数通过激变临界值时,混沌吸引子连同它的吸引域突然消失,同时这个混沌鞍也突然增大 关键词： 广义胞映射 有向图 激变 混沌鞍     

一类含非黏滞阻尼的Duffing单边碰撞系统的激变研究

以一类含非黏滞阻尼的Duffing单边碰撞系统为研究对象, 运用复合胞坐标系方法, 分析了该系统的全局分岔特性. 对于非黏滞阻尼模型而言, 它与物体运动速度的时间历程相关, 能更真实地反映出结构材料的能量耗散现象. 研究发现, 随着阻尼系数、松弛参数及恢复系数的变化, 系统发生两类激变现象: 一种是混沌吸引子与其吸引域内的混沌鞍发生碰撞而产生的内部激变, 另一种是混沌吸引子与吸引域边界上的周期鞍(混沌鞍)发生碰撞而产生的常规边界激变(混沌边界激变), 这两类激变都使得混沌吸引子的形状发生突然改变. 关键词： 非黏滞阻尼 Duffing碰撞振动系统 激变 复合胞坐标系方法     

两参量平面上双重激变尖点研究

应用广义胞映射图论(GCMD)方法,研究两参量正弦强迫振子的双重激变现象,确定了两参量平面上的双重激变尖点,在这个尖点上两条边界激变曲线和两条内部激变曲线相汇交,四种不同的激变重合.物理上,在这样一个尖点附近的参量扰动(噪声)导致动力学行为戏剧性变化. 关键词： 全局分析 广义胞映射 双重激变尖点 混沌鞍     

Duffing单边碰撞系统的混沌鞍合并激变

以典型的Duffing单边碰撞系统为研究对象,对系统中的混沌鞍进行了细致的分析.研究表明,系统的混沌鞍同样存在合并激变,合并激变是由连接两个混沌鞍的周期鞍的稳定流形与不稳定流形相切所诱发,相切使得边界上的混沌鞍与内部的混沌鞍发生碰撞而突然合并为一个较大的边界混沌鞍.混沌鞍的合并激变行为最终会诱导混沌吸引子的合并激变发生. 关键词： Duffing碰撞系统 混沌鞍 周期鞍 稳定与不稳定流形     

一种具有隐藏吸引子的分数阶混沌系统的动力学分析及有限时间同步

对于具有隐藏吸引子的混沌系统,既有文献大多只针对整数阶系统进行分析与控制研究.基于Sprott E系统,构建了仅有一个稳定平衡点的分数阶混沌系统,通过相位图、Poincare映射和功率谱等,分析了该系统的基本动力学特征.结果显示,该系统展现出了丰富而复杂的动力学特性,且通过随阶次变化的分岔图可知,系统在不同阶次下呈现出周期运动、倍周期运动和混沌运动等状态,这些动力学特征对于保密通信等实际工程领域有重要的研究价值.针对该具有隐藏吸引子的分数阶系统,应用分数阶系统有限时间稳定性理论设计控制器,对系统进行有限时间同步控制,并通过数值仿真验证了其有效性.     

形状记忆合金薄板系统全局激变现象分析

形状记忆合金在工程应用中的难点主要来自于系统在温度和外载荷作用下产生的复杂全局动力学行为.本文以形状记忆合金薄板动力系统为研究对象,分析在温度和激励振幅两个控制参数作用下系统的全局动力学.通过全局分岔图,可以观测到系统会发生复杂的激变现象,然后利用复合胞坐标系方法,获取系统的吸引子、吸引域、鞍和域边界等信息,展现系统的全局演变过程.研究发现,系统随着振幅和温度变化会呈现复杂的全局结构,并发生一系列的边界激变、合并激变现象,同时多次发生分形-Wada, Wada-Wada, Wada-分形等域边界突变.通过对指定区域细化,可以清晰地显示域边界的分形特征.研究结果对于如何通过调控温度与外载荷强度,使形状记忆合金薄板在系统中发挥最佳性能具有理论指导意义.     

永磁同步风力发电机随机分岔现象的全局分析

永磁同步风力发电机在运行过程中不可避免地会受到风能的随机干扰,本文建立了在输入机械转矩存在随机干扰情况下永磁同步风力发电机的数学模型,采用胞映射方法分析了随机干扰强度变化时系统全局结构的演化行为,并通过数值模拟对理论分析进行验证.研究结果表明,随着随机干扰强度的增大,系统中会出现随机内部激变和随机边界激变,即由于随机吸引子与其吸引域内的随机鞍发生碰撞而产生的随机分岔现象和由于随机吸引子与其吸引域边界发生碰撞而产生的随机分岔现象.研究结果揭示了随机干扰对永磁同步风力发电机运行性能影响的机理,为永磁同步风力发电系统的运行和设计提供了理论依据.     

分数阶Newton-Leipnik系统的动力学分析

依据分数阶线性系统的稳定性理论,研究了具有双重混沌吸引子的Newton-Leipnik系统取不同分数阶时的动力学行为.研究表明该系统具有逆向Hopf分岔过程,即随着阶数的下降,分数阶Newton-Leipnik系统由双重混沌吸引子突变为单吸引子,其动力学行为将由混沌态历经短暂的周期态后收敛于稳定的平衡点.     

一个超混沌系统及其分数阶电路仿真实验

提出了一个新的四维自治超混沌系统，对其基本动力学特性进行了数值仿真和深入的研究.运用EWB软件对实现该超混沌系统的分数阶振荡器电路进行了仿真实验证实. 关键词： 分数阶超混沌系统 动力学行为 分数阶电路     

Duffing-van der Pol振子随机分岔的全局分析

应用广义胞映射方法研究了参激和外激共同作用的Duffing-van der Pol振子的随机分岔.以 系统参数通过某一临界值时，如果系统的随机吸引子或随机鞍的形态发生突然变化，则认为 系统发生随机分岔为定义，分析了参激强度和外激强度的变化对于随机分岔的影响.揭示了 随机分岔的发生主要是由于系统的随机吸引子与系统的随机鞍碰撞产生的.分析表明，广义 胞映射方法是分析随机分岔的有力工具，这种全局分析方法可以清晰地给出随机分岔的发生 和发展. 关键词： 随机分岔 全局分析 广义胞映射方法 随机吸引子 随机鞍     

双频信号驱动含分数阶内、外阻尼Duffing振子的振动共振

本文利用解析和数值的方法研究了由双频周期信号驱动含分数阶内、外阻尼的Duffing振子的振动共振现象,并讨论了分数阶阶数对上述现象的影响. 研究发现：双频周期信号同时驱动的分数阶Duffing振子响应幅值增益Q可随着高频周期激励幅值的改变达到最大值,即出现了和整数阶非线性动力系统相似的振动共振现象,而相应的分数阶导数项则分别为系统提供了内、外两种阻尼力从而导致了系统有效势函数的改变,进而引发了比整数阶动力系统更为丰富的振动共振现象. 关键词： 振动共振 Duffing振子 分数阶阻尼 分数阶系统     

随机共振动力学机理及其微弱信号检测方法的研究

目前已有的随机共振理论对于随机共振系统的非线性动力学行为及其发生机理阐释得不够具体和明晰,本文从分析一阶非线性Duffing方程的动力学特性入手,推导得到非自治Duffing方程的吸引子曲线,基于该曲线和输入信号之间的映射关系分析了系统输出的动力学行为,并由此进一步定性分析了随机共振现象发生的动力学机理;研究表明:作用于系统的内禀信号能推动系统动点沿吸引子曲线移动,它对系统的输出起内在的和本质的作用,而噪声在一定条件下能够诱发系统产生跃迁行为;文章最后利用该动力学机理对已有的调参数和调阻尼等基于随机共振的微弱信号检测方法作了统一和延拓.     

分数阶临界混沌系统及电路实验的研究

研究了分数阶临界混沌系统，设计了其分数阶电路结构.通过计算机仿真分析和电路实验，证实了分数阶临界混沌系统的混沌动力学行为. 关键词： 分数阶 临界混沌系统 电路     

一类分数阶混沌系统的研究

推广了一类分数阶混沌系统并证明了这类分数阶混沌系统的拓扑等价性,指出分数阶系统产生混沌吸引子的必要条件是系统平衡点的稳定性不变.通过数值模拟表明,此分数阶系统与整数阶系统一样仍然产生一对互不相交的2-涡卷混沌吸引子. 关键词： 分数阶 混沌 稳定性     

分数阶Lorenz系统的分析及电路实现

频域传递函数近似方法不仅是常用的 分数阶混沌系统相轨迹的数值分析方法之一, 而且也是设计分数阶混沌系统电路的主要方法. 应用该方法首先研究了分数阶Lorenz系统的混沌特性, 通过对Lyapunov指数图、分岔图和数值仿真分析, 发现了其较为丰富的动态特性, 即当分数阶次从0.7到0.9以步长0.1变化时, 该分数阶Lorenz系统既存在混沌特性, 又存在周期特性, 从数值分析上说明了在更低维的Lorenz系统中存在着混沌现象. 然后又基于该方法和整数阶混沌电路的设计方法, 设计了一个模拟电路实现了该分数阶Lorenz系统, 电路中的电阻和电容等数值是由系统参数和频域传递函数近似确定的. 通过示波器观测到了该分数阶Lorenz系统的混沌吸引子和周期吸引子的相轨迹图, 这些电路实验结果与数值仿真分析是一致的, 进一步从物理实现上说明了其混沌特性. 关键词： 分数阶系统 Lorenz系统 分岔分析 电路实现     

二维logistic映射的动力学行为和奇怪吸引子的分形特征

研究了二维logistic映射的动力学行为和奇怪吸引子的分形特征.利用分岔图、相图和Lyapunov指数谱分析系统的分岔过程,研究系统通向混沌的道路并确定系统处于混沌运动的参数区间;采用G-P算法计算奇怪吸引子的关联维数和Kolmogorov熵,对奇怪吸引子的分形特征定量刻画;采用逃逸时间算法构造奇怪吸引子的彩色广义M-J集,对奇怪吸引子的分形特征定性表征.结果表明,这些分析方法的配合使用可以更全面、形象地描述奇怪吸引子的分形特征.     

一个新的恒Lyapunov指数谱混沌吸引子与电路实现

通过对改进恒Lyapunov指数谱混沌系统进行进一步演变,并引入新的绝对值项,发现了一种新的混沌吸引子.首先,通过相图、Poincar映射、Lyapunov指数以及功率谱,证明该混沌吸引子的存在性.接着,分析研究了这种新型混沌吸引子的基本动力学行为.Lyapunov指数谱、分岔图和状态变量幅值演变的数值仿真说明,该系统存在全局线性调幅参数,在该参数的调整下,系统输出三维信号的幅度皆能得到线性调整,而系统保持相同的混沌吸引子与Lyapunov指数谱.最后,通过构建电路实现了该混沌系统,观察到相应的混沌吸引子,也验证了全局线性调幅参数的调幅作用,数值仿真与电路实现有很好的一致性.     

广义Hénon映射的滑模变结构控制同步

基于可线性化的非线性离散变结构跟踪控制方法实现了广义Hénon映射混沌系统的同步.广义Hénon映射的混沌吸引子比Hénon映射的混沌吸引子要复杂得多,对于保密通信来说,这种复杂性正是所期望的.提出的同步方法允许参数有适当的失配程度,这对工程实现是非常有利的,理论分析和仿真结果证实了该方法的有效性 关键词： 广义Hénon映射 混沌 同步 变结构控制