端口受控哈密顿系统的混沌反控制研究

对端口受控哈密顿系统能量变化和动力学特性进行了分析，采用了分段线性输出反馈对其进行混沌反控制，给出了构造分段线性输出反馈矩阵的方法.此方法具有物理概念明确，不需计算李雅普诺夫指数，易于实现等特点.数值计算和仿真研究表明了此方法的有效性 关键词： 哈密顿系统 混沌 反控制     

基于哈密顿函数的永磁同步电机混沌系统鲁棒控制

哈密顿系统理论是研究非线性系统的一种重要工具, 近年来在电机调速、控制等方面得到广泛应用. 本文针对永磁同步电机运行中存在的混沌现象, 提出一种基于哈密顿函数的永磁同步电机混沌系统鲁棒控制器设计方法. 将永磁同步电机动态模型变换为类Lorenz混沌方程, 在特定参数下, 通过Lyapunov指数和Lyapunov维数的计算可知系统是混沌的. 令电机转速跟踪给定值得误差方程. 由于误差方程并不具有标准哈密顿函数形式, 将其转化为具有扰动不确定项的哈密顿系统, 并与负载扰动一起作为系统的总扰动量, 设计了一种鲁棒控制器. 控制器由两部分组成, 一部分基于互联与阻尼配置法, 实现任意转速的有效跟踪, 另一部分实现扰动补偿. 仿真表明, 控制器使电机迅速脱离混沌状态, 并能实现转速趋近跟踪, 验证了控制器的可行性与有效性. 该方法扩展了哈密顿函数的适用范围, 具有一定的优越性.     

维基(Wiki)网站在物理实验教学中的作用

实验中心的网站要求展现的知识点多、更新快、功能强,是物理教学的重要组成部分.文章介绍了复旦大学物理教学实验中心使用基于维基(Wiki)的网站系统~([1]) 在建站、运行和维护等方面的经验,以及维基网站在物理实验教学中的作用.     

高等教育自学考试物理专业理论力学(分析力学部分)课程考试大纲

总说明 (l)分析力学是由拉格朗日、哈密顿等人建立并完善起来的经典力学理论.它用更普遍、更一般的方法处理力学体系的运动问题,这不仅深刻揭示出宏观机械运动的统一规律,而且还揭示出力学规律与其他物理规律之间的统一性.在从经典物理向近代物理的过渡中分析力学起了重要作用. 本课程只要求考生对分析力学的基础内容,即虚功原理、拉格朗日方程、哈密顿正则方程、哈密顿原理等有所掌握或了解,从而对力学规律有更深入的认识,并能掌握运用这些理论去处理力学问题的方法,为学习后继理论物理课程提供一个较好的基础. (2)分析力学所揭示的规律具…     

键长-键角和Radau坐标下哈密顿算符在傅里叶基组表象下的厄米性

在量子动力学计算中,有时候为了规避奇点问题或者节省计算量,我们经常需要对哈密顿量进行变换. 然而,在使用傅里叶基矢计算时,哈密顿量的变换形式容易导致哈密顿矩阵失去厄米性,进而有些情况下使数值计算变得不稳定. 本文主要讨论构建具有厄米性的哈密顿算符的方法. 以三原子分子为例,构建了键长—键角和Radau坐标下描述分子运动的各种形式的哈密顿量. 基于这些哈密顿量,采用含时波包方法计算了OClO分子的吸收光谱,讨论了非厄米性矩阵对计算结果的影响. 本文所得到的结论对基于基函数展开的量子动力学计算都是适用的.     

电子关联效应在固体物理教学中的意义探讨

固体的电子理论是以独立电子和单电子近似为基础,单电子在周期势场中的运动发展成能带理论.能带理论重要的成就之一是成功地预言了晶体的导电性,而对一些过渡金属氧化物特性的解释出现了问题. Mott首先在物理上指出,其根本原因是基于单电子近似得到的能带理论忽略了电子之间的关联作用.本文通过介绍单电子近似的基本思路和所获得的成就及其不足,进而讨论电子关联在目前凝聚态物理如超导、魔角石墨烯等前沿问题中的重要意义.在教学中,电子关联效应是固体物理基础知识和前沿问题相互连接的纽带,具有承上启下的作用.因此,在教学中应重视电子关联现象的讲解及在前沿物理领域中作用.     

单周期控制Cuk功率因数校正变换器中的中尺度不稳定现象分析

基于单周期控制的自治性,建立了描述单周期控制Cuk功率因数校正(PFC)变换器动力学行为的非线性状态平均模型.在此基础上,采用谐波平衡法得出了该系统周期平衡态的近似解析表达式,继而通过判定Floquet乘子的变化趋势,准确地预测了该变换器首次失稳时分岔点的位置和类型,揭示了系统出现中尺度不稳定现象的物理机理.研究结果表明,该变换器周期闭轨稳定性的丧失,即Neimark-Sacker分岔的发生是最终导致中尺度振荡现象产生的根本原因.最后,电路实验验证了理论分析的正确性.这些研究结果不仅揭示了单周期控制CukPFC变换器中的中尺度分岔行为的本质,而且为系统电路参数的设计提供了理论依据.     

浅析物理实验在初中物理教学中的地位

实践是认识的基础,实践出真知.由此可见,实践对于学生学习并掌握课堂理论知识具有十分重要的意义.在初中物理教学中,物理实验是实践的典范,是对理论教学的基础认证.为了学生能更好地掌握和运用课堂理论知识,为了能活跃课堂气氛、激发学生学习物理的兴趣,为了弥补课堂理论教学的不足之处,教师必须重视物理实验在初中物理教学中的地位,将物理实验与课堂理论教学相结合.本文旨在阐述物理实验在初中物理教学中的地位,以此来引起教师对于物理实验的重视,从而更好地发挥教师的主导作用,更好地促进教育体制的改革.     

量子霍尔效应（续）

4　分数量子霍尔效应的物理解释4.1　 L aughlin波函数和准粒子上述对 IQHE的解释是基于单电子图象的基础上作出的 .考虑到 2 DEG实际上是一个多粒子体系 ,如果电子 -电子间相互作用很强会导致强关联 .L aughlin从包含这种相互作用的多电子哈密顿出发 ,借助液氦理论中的模型波函数对量子霍尔效应体系的波函数进行试探性猜测 .对于 v=1 / m(m为奇数 )情形 ,得到的波函数满足泡利原理的要求 .用变分法和其它近似方法 (包括蒙特卡罗方法 )进行计算并和凝聚态理论中的模型相比较 ,肯定了该波函数 .L aughlin波函数描述的是高度关联的多电子…     

具有非线性控制的Chua电路的混沌同步

Chua电路是一个非光滑系统.本文通过广义哈密顿系统和观测器方法,将具有非线性控制的Chua电路的混沌同步问题转化成研究具有非线性控制的光滑系统的零解稳定性;进而利用滑模控制对该光滑系统的零解稳定性进行了研究,从而使得Chua电路达到了混沌同步.最后,将上述方法应用到具体系统,数值结果也表明其正确性.     

考虑最邻近前车综合信息的反馈控制跟驰模型

拥堵控制中, 通过车辆运行状态感知与控制的交互融合, 实现对车辆有效控制的过程, 具有信息物理融合系统的典型特征. 本文基于Konishi等的研究工作, 从交通信息系统与交通物理系统融合的角度, 进一步考虑优化速度差和安全间距对车流的影响, 在耦合映射跟驰模型中, 提出了一种考虑最邻近前车综合信息的交通拥堵反馈控制方案. 运用反馈控制理论, 给出了头车速度发生变化时交通流保持稳定的条件, 并与前人工作进行了比较. 理论分析与数值模拟结果一致表明, 耦合映射跟驰模型在本文提出的控制方案下能更有效地抑制交通拥堵. 关键词： 交通流 交通拥堵控制 耦合映射跟驰模型 信息物理融合系统     

费米二次型哈密顿的对角化定理

本文分析了多体统计理论与能带理论相结合的重要性和实际需要,指出外场中超导体或计及晶格结构的超导体的哈密顿量,在适当的物理近似下,都可以归结为费米二次型的哈密顿量.为了这方面的需要,本文建立了同时适用于费米体系的二次型哈密顿的对角化定理,它是人们所熟知的的关于玻色二次型哈密顿的对角化定理的自然推广.     

基于三电平PWM整流器的超导储能系统直接功率控制

本文研究了基于三电平PWM整流器超导储能系统直接功率控制策略.分别给出了基于电压定向和虚拟磁链的直接功率控制策略的具体实现方法.根据开关表生成的原理,提出了一种新的三电平PWM整流器直接功率控制的开关表.通过Matlab/Simulink仿真分析软件建立模型,验证了本文提出的开关表的可行性,以及基于三电平PWM整流器超导储能系统直接功率控制策略良好的动静态性能.     

基于单分子成像技术研究λ-DNA分子穿越微米通道端口的电动力学特性

操控单个DNA分子,将其有效引入、导出微纳通道是实现DNA生物芯片功能的前提条件.本文利用单分子荧光显微成像技术系统地实时观察分析λ-DNA单分子在电场力驱动下进入/穿出50μm通道端口处的电动力学特性及规律.研究发现:λ-DNA分子能够顺利进入trans端口并穿出cis端口,外加电场强度存在最大(E_(max))和最小(E_(min))阈值,只有场强E满足:E_(min)≤E≤E_(max)时, λ-DNA分子才能进入trans端口并顺利穿出cis端口;当电场强度小于最小阈值场强时, DNA分子不能进入trans端口;当电场强度大于最大阈值场强时, λ-DNA分子虽可能从trans端口进入通道内部,但不容易从cis端口穿出,而是在迁移至通道内cis端口附近时,运动方向反转、往复、甚至旋转等新现象,并且易于粘附到管壁上;随着场强增大,反转位置距cis端口越大.基于微流体电动力学理论,对λ-DNA分子在微通道端口的不同运动状态的物理机制进行了初步分析.本研究结果对研制基于微纳通道系统的基因芯片实验室及DNA分子传感器具有一定的实际指导意义.     

基于MST软件的数字白板系统在物理教学中的应用

介绍了一种利用液晶投影仪、多媒体计算机、手写板和MST软件组成的数字白板系统以及该系统的使用,分析了基于MST软件的数字白板系统在物理教学中的应用.     

国内外Phyphox应用于物理教学的研究与展望

系统梳理国内外Phyphox在物理教学中的应用现状，并分类介绍该软件在物理实验教学上的设计思路和使用方法，最后基于国内外研究内容比较分析提出Phyphox应用于物理教学的思考与展望.     

杨氏双缝干涉实验与飞机安全着陆系统

杨氏双缝干涉实验是第一个证实光的波动性的著名实验,利用它可测量光的波长,在波动光学的发展中起着重要的作用.在通信领域中,杨氏双缝干涉实验原理构成了飞机安全着陆导航系统的理论基础之一,尤其是能见度不高的天气情况下,尽管实际的安全着陆系统比本文描述的复杂得多,但它们基于相同的原理.本文通过对美国大学物理教材中一道波动光学习题的赏析,简述杨氏双缝干涉实验原理在飞机安全着陆系统中的应用.     

4×4自由空间光开关结构及其矩阵分析

光开关是全光通信网络中的一种重要的光无源器件。提出了一种4×4自由空间光开关的结构设计方法,并进行了矩阵理论分析。该4×4光开关具有新颖的光模块化结构,该光开关结构仅由偏振分束组合棱镜,λ／4波片,λ／2波片,直角棱镜,全反镜和偏振光调制器组成,对光开关的控制与输入光束的偏振态无关。所有的输出端口可以和输入端口无阻塞地互连交换。这种新型的光开关结构具有光学元件少,结构紧凑,模块化,与偏振无关的特点。基于4×4光开关的矩阵分析得到了路由控制表,为4×4光开关从任意输人端口到任意输出端口的路由控制状态提供了理论分析手段,从而可以方便地实现无阻塞地光交换开关矩阵的路由控制功能。     

基于缄默知识理论的物理S T S教学探讨

缄默知识在实际教学中扮演着重要角色. 对于我国现行的渗透式物理S T S教学, 其情境性和实践性的 特点使得教学中的缄默知识更容易与学生头脑中的缄默知识产生共鸣, 这对于教学的有效展开和学生的科学素养 的锻炼都有积极作用. 本文旨在通过探究基于缄默知识理论的物理S T S教学模式, 对于现今S T S教学提出一些建 议和看法     

浅谈利用薛定谔方程计算量子态的时间演化

量子力学教学中,薛定谔方程是描述一个量子系统变化的核心部分.学生对薛定谔方程的学习,可以理解量子物理和经典物理的不同之处,在量子物理教学中,薛定谔方程的讲解是一个非常重要的内容.然而在教学中学生对于薛定谔方程的理解,通常局限在定态薛定谔方程,而对于量子态随着时间的变化部分并不清楚,因此我们引入耦合腔模型:一个单光子在一个耦合的腔系统中,求光子在不同腔中出现概率随着时间变化关系.在教学中利用最简单的哈密顿量描述光子在耦合腔中的跳跃过程,给出几率随着时间变化的解析表达式,从而更加直观的理解微观粒子在一个量子系统中的规律.