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相似文献
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1.
张路  谢天婷  罗懋康 《物理学报》2014,63(1):10506-010506
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  相似文献   

2.
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Dufng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Dufng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.  相似文献   

3.
杨建华  刘先斌 《物理学报》2012,61(1):10505-010505
研究了高频信号和微弱低频信号同时激励下线性时滞反馈对过阻尼双稳系统和Duffing振子系统中振动共振现象的影响. 解析分析和数值结果都表明, 系统对低频信号的响应幅值增益随时滞参数的变化同时呈现两种不同的周期性关系, 其周期分别为输入的高频信号和低频信号的周期. 数值结果还表明, 对不存在经典振动共振现象的单稳Duffing系统, 通过调节时滞参数也可以引发振动共振现象. 使用时滞反馈不仅可以有效地控制振动共振, 还可以进一步增强系统对微弱低频信号的响应. 关键词: 双稳系统 Duffing 系统 线性时滞反馈 振动共振  相似文献   

4.
含分数阶微分的线性单自由度振子的动力学分析   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
申永军  杨绍普  邢海军 《物理学报》2012,61(11):110505-110505
研究了一个含分数阶微分的线性单自由度振子, 通过平均法得到了系统的近似解析解. 在近似解中, 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影响着系统的动力学特性, 这一点与现有文献中直接将分数阶微分项归类为阻尼进行处理的方法完全不同. 比较了近似解析解和数值解, 二者的符合精度很高, 证明了近似解析解的准确性. 分析了分数阶系数和分数阶阶次对系统响应特性的影响, 发现分数阶系数和分数阶阶次都既可以通过等效线性阻尼影响系统的共振振幅, 又可以通过等效线性刚度影响系统的共振频率.  相似文献   

5.
分数阶van der Pol振子的超谐共振   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
韦鹏  申永军  杨绍普 《物理学报》2014,63(1):10503-010503
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.  相似文献   

6.
杨建华  朱华 《物理学报》2013,62(2):24501-024501
研究了含分数阶导数阻尼的一类线性系统在不同周期信号激励下系统的响应问题.首先在简谐信号的激励下,利用谐波平衡法得到了系统响应的近似解,这一结果和已有文献(申永军,杨绍普,邢海军2012物理学报61 110505)的结果完全相同,但本文的求解过程大为简化,而且本文进一步扩展了分数阶导数阻尼微分阶数的取值范围.接着,利用傅里叶级数展开法和线性系统的叠加原理,求得了一般周期信号激励下系统响应的近似解,并以周期方波信号和周期全波正弦信号为例进行了说明.本文的结果表明,分数阶导数阻尼的微分阶数影响系统响应中各阶谐波的共振频率和共振振幅.系统响应的幅值与分数阶导数阻尼的微分阶数之间的单调关系主要受外激信号频率的影响.除解析分析外,本文还用数值模拟对相关结论进行了验证,两种结果符合良好,表明本文的分析方法是可行的.  相似文献   

7.
钟苏川  高仕龙  韦鹍  马洪 《物理学报》2012,61(17):170501-170501
通过将广义Langevin方程中的系统内噪声建模为分数阶高斯噪声,推导出分数阶Langevin方程, 其分数阶导数项阶数由系统内噪声的Hurst指数所确定.讨论了处于强噪声环境下的线性过阻尼分数阶 Langevin方程在周期信号激励下的共振行为,利用Shapiro-Loginov公式和Laplace变换, 推导了系统响应的一、二阶稳态矩和稳态响应振幅、方差的解析表达式.分析表明,适当参数下, 系统稳态响应振幅和方差随噪声的某些特征参数、周期激励信号的频率及系统部分参数的变化出现了 广义的随机共振现象.  相似文献   

8.
申永军  杨绍普  邢海军 《物理学报》2012,61(15):150503-150503
研究了含两类分数阶微分项的线性单自由度振子, 通过平均法得到了系统的近似解析解. 在近似解中, 两类分数阶微分项的系数和阶次均以等效线性阻尼和等效线性刚度的形式影响着系统的动力学特性, 这一点和现有文献中大多数直接将分数阶微分项归类为阻尼进行处理是完全不同的. 对近似解析解和数值解进行了比较, 二者符合精度很高, 证明了该结果的准确性. 然后分析了两类分数阶微分项的系数和阶次对系统响应特性的影响, 发现两类分数阶微分项的系数和阶次都既可以影响系统的共振振幅, 又可以影响系统的共振频率. 最后研究了第二类分数阶微分项对共振频率的影响, 指出了在振动控制工程中如何通过选取合适的第二类分数阶微分项的系数达到满意的控制效果.  相似文献   

9.
李海涛  秦卫阳  周志勇  蓝春波 《物理学报》2014,63(22):220504-220504
研究了含分数阶阻尼的双稳态能量采集系统的相干共振. 建立了带有分数阶阻尼的轴向受压梁压电能量采集系统动力学模型. 对于分数阶方程, 采用Euler-Maruyama-Leipnik方法进行求解, 计算了不同阻尼阶数下的能量采集系统的信噪比、响应均值、跃迁数目等统计物理量. 结果表明: 此压电能量采集系统在随机激励下可以实现相干共振, 阻尼阶数对相干共振的临界噪声强度和相干共振幅值有很大影响. 关键词: 分数阶阻尼 随机激励 能量采集系统 相干共振  相似文献   

10.
周薛雪  赖莉  罗懋康* 《物理学报》2013,62(9):90501-090501
本文建立了分数阶可停振动系统, 其可停振动状态的改变对周期策动力敏感, 对零均值随机微小扰动不敏感, 这事实上为周期未知微弱信号检测提供了一种新的高效检测方法和判别标准. 与现有的利用混沌系统的大尺度周期状态变化检测周期未知弱信号的方法 需逐一尝试设置不同频率内置信号以便期望与待检周期信号发生共振不同, 利用分数阶可停振动系统的可停振动状态变化检测周期未知微弱信号的方法, 除了同样具有因为状态变化对周期信号的敏感性而能够实现极低检测门限的特点外, 还具有混沌系统信号检测所不具有的优点: 1)无需预先估计待检信号的周期; 2)无需计算系统状态的临界阈值; 3)可停振动状态可由本文设计的指数波动函数可靠地进行判断; 4)通过系统微分阶数的变化, 将检测系统层次化, 从而可得到比整数阶检测系统更低的检测门限, 特别是在色噪声环境下, 通过选取合适的微分阶数, 基于分数阶可停振动系统的微弱周期信号检测法能够大幅度的降低检测门限, 在本文的仿真试验中, 检测门限可达-182 dB. 关键词: 分数阶非线性系统 Duffing振子 弱信号检测  相似文献   

11.
J H YANG  M A F SANJUÁN  W XIANG  H ZHU 《Pramana》2013,81(6):943-957
The pitchfork bifurcation and vibrational resonance are studied in a fractional-order Duffing oscillator with delayed feedback and excited by two harmonic signals. Using an approximation method, the bifurcation behaviours and resonance patterns are predicted. Supercritical and subcritical pitchfork bifurcations can be induced by the fractional-order damping, the exciting high-frequency signal and the delayed time. The fractional-order damping mainly determines the pattern of the vibrational resonance. There is a bifurcation point of the fractional order which, in the case of double-well potential, transforms vibrational resonance pattern from a single resonance to a double resonance, while in the case of single-well potential, transforms vibrational resonance from no resonance to a single resonance. The delayed time influences the location of the vibrational resonance and the bifurcation point of the fractional order. Pitchfork bifurcation is the necessary condition for the double resonance. The theoretical predictions are in good agreement with the numerical simulations.  相似文献   

12.
杨秀妮  杨云峰 《物理学报》2015,64(7):70507-070507
研究了具有时滞反馈的非对称双稳系统中的振动共振现象. 在绝热近似条件下, 应用快慢变量分离法得到系统响应振幅的解析表达式Q, 分析了时滞参数α和不对称参数r对振动共振现象的影响. 结果表明: 在Q-α平台上, α可以诱导响应幅值的极大值以输入高频信号和低频信号的周期出现. 不对称参数并不影响共振发生的位置, 但是能够增强响应幅值. 在Q-B (B为高频信号振幅)平台上, 共振发生的位置BVR随着α呈现两种不同的周期关系, 且周期分别为输入高频信号和低频信号的周期. 在Q-Ω (Ω高频信号频率)平台上, 随着时滞参数的增大, 当B较小时, 在Ω的小值区间内, Q呈现出多重共振现象, 在Ω的大值区间, Q趋于定值.  相似文献   

13.
Local bifurcation phenomena in a four-dlmensional continuous hyperchaotic system, which has rich and complex dynamical behaviours, are analysed. The local bifurcations of the system are investigated by utilizing the bifurcation theory and the centre manifold theorem, and thus the conditions of the existence of pitchfork bifurcation and Hopf bifurcation are derived in detail. Numerical simulations are presented to verify the theoretical analysis, and they show some interesting dynamics, including stable periodic orbits emerging from the new fixed points generated by pitchfork bifurcation, coexistence of a stable limit cycle and a chaotic attractor, as well as chaos within quite a wide parameter region.  相似文献   

14.
董恩增  陈增强  陈在平  倪建云 《中国物理 B》2012,21(3):30501-030501
In this paper, a novel four dimensional hyper-chaotic system is coined based on the Chen system, which contains two quadratic terms and five system parameters. The proposed system can generate a hyper-chaotic attractor in wide parameters regions. By using the center manifold theorem and the local bifurcation theory, a pitchfork bifurcation is demonstrated to arise at the zero equilibrium point. Numerical analysis demonstrates that the hyper-chaotic system can generate complex dynamical behaviors, e.g., a direct transition from quasi-periodic behavior to hyper-chaotic behavior. Finally, an electronic circuit is designed to implement the hyper-chaotic system, the experimental results are consist with the numerical simulations, which verifies the existence of the hyper-chaotic attractor. Due to the complex dynamic behaviors, this new hyper-chaotic system is useful in the secure communication.  相似文献   

15.
We consider the focusing (attractive) nonlinear Schrödinger (NLS) equation with an external, symmetric potential which vanishes at infinity and supports a linear bound state. We prove that the symmetric, nonlinear ground states must undergo a symmetry breaking bifurcation if the potential has a non-degenerate local maxima at zero. Under a generic assumption we show that the bifurcation is either a subcritical or supercritical pitchfork. In the particular case of double-well potentials with large separation, the power of nonlinearity determines the subcritical or supercritical character of the bifurcation. The results are obtained from a careful analysis of the spectral properties of the ground states at both small and large values for the corresponding eigenvalue parameter.  相似文献   

16.
In this paper,a novel four dimensional hyper-chaotic system is coined based on the Chen system,which contains two quadratic terms and five system parameters.The proposed system can generate a hyper-chaotic attractor in wide parameters regions.By using the center manifold theorem and the local bifurcation theory,a pitchfork bifurcation is demonstrated to arise at the zero equilibrium point.Numerical analysis demonstrates that the hyper-chaotic system can generate complex dynamical behaviors,e.g.,a direct transition from quasi-periodic behavior to hyper-chaotic behavior.Finally,an electronic circuit is designed to implement the hyper-chaotic system,the experimental results are consist with the numerical simulations,which verifies the existence of the hyper-chaotic attractor.Due to the complex dynamic behaviors,this new hyper-chaotic system is useful in the secure communication.  相似文献   

17.
鲍江宏  陈丹丹 《中国物理 B》2017,26(8):80201-080201
This paper introduces a four-dimensional(4D) segmented disc dynamo which possesses coexisting hidden attractors with one stable equilibrium or a line equilibrium when parameters vary. In addition, by choosing an appropriate bifurcation parameter, the paper proves that Hopf bifurcation and pitchfork bifurcation occur in the system. The ultimate bound is also estimated. Some numerical investigations are also exploited to demonstrate and visualize the corresponding theoretical results.  相似文献   

18.
The clustering behavior of a mono-disperse granular gas is experimentally studied in an asymmetric two-compartment setup. Unlike the random clustering in either compartment in the case of symmetric configuration when lowering the shaking strength to below a critical value, the directed clustering is observed, which corresponds to an imperfect pitchfork bifurcation. Numerical solutions of the flux equation using a modified simple flux function show qualitative agreements with the experimental results. The potential application of this asymmetric structure is discussed.  相似文献   

19.
非线性动力系统分岔点邻域内随机共振的特性   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
张广军  徐健学 《物理学报》2005,54(2):557-564
研究了叉形分岔系统和FitzHugh Nagumo(FHN)细胞模型两种非线性动力系统分岔点邻域内 随机共振的特性.研究结果表明:这两种系统在分岔发生时具有由一个吸引子变为两个吸引 子或者由两个吸引子变为一个吸引子共同的分岔特性,即在分岔点的邻域内, 系统在分岔点 的两侧有分岔前吸引子和分岔后吸引子存在,在噪声的作用下,系统的运动除了像传统随机 共振的机理那样在分岔点一侧共存的吸引子之间跃迁,还在分岔点两侧三个吸引子(分岔前 一个吸引子和分岔后两个吸引子)之间跃迁,并且这种跃迁单独诱发了随机共振 ;在两种 跃迁都发生的情况下, 在其分岔点的邻域内,由第二种跃迁诱发的随机共振在引起第一种跃 迁噪声的强度很大的范围内变化仍可维持, 而第一种跃迁诱发的随机共振在引起第二种跃迁 噪声的强度很小的范围内变化即迅速消失. 关键词: 随机共振 吸引子 分岔点 跃迁  相似文献   

20.
In this paper, the complex dynamical behavior of a fractional-order Lorenz-like system with two quadratic terms is investigated. The existence and uniqueness of solutions for this system are proved, and the stabilities of the equilibrium points are analyzed as one of the system parameters changes. The pitchfork bifurcation is discussed for the first time, and the necessary conditions for the commensurate and incommensurate fractional-order systems to remain in chaos are derived. The largest Lyapunov exponents and phase portraits are given to check the existence of chaos. Finally, the sliding mode control law is provided to make the states of the Lorenz-like system asymptotically stable. Numerical simulation results show that the presented approach can effectively guide chaotic trajectories to the unstable equilibrium points.  相似文献   

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