白噪声参激一类余维2分岔系统最大Lyapunov指数研究

在随机动力系统中,最大Lyapunov指数是定义随机分岔系统概率1意义分岔的重要指标,因此目前有关各类随机分岔系统最大Lyapunov指数解析式的计算成为随机分岔研究的焦点问题.本文基于一维扩散过程的奇异点理论,通过使用L.Arnold摄动方法,研究了白噪声参数激励下两种三维随机分岔系统最大Lyapunov指数的渐近分析式.     

非线性随机动力系统的稳定性和分岔研究

在随机动力系统中的分岔──噪声导致的跃迁行为，是一种有别于确定性系统分岔与混沌的独特的非线性复杂现象．本文全面评述非线性随机系统的稳定性问题、离出问题、随机动力系统理论和随机分岔等各项研究的发展历史、基本的思想方法以及主要的研究成果．     

一类随机分叉系统概率1分叉研究

对于三维中心流形上实噪声参激的一类余维2分叉系统,使用Arnold的渐近方法以及Fokker-Planck算子的特征谱展式,求解不变测度以及最大的Lyapunov指数的渐近展式.     

二自由度耦合非线性随机系统的最大Lyapunov指数和稳定性

利用摄动方法讨论了一类耦合二自由度非线性系统，在小强度白噪声参数激励下系统运动模态的稳定性，获得了系统扩散过程的稳态概率密度的渐近表达式，由此获得了系统运动模态几乎必然稳定的充分必要条件。     

二阶随机参激系统的不变测度与Lyapunov指数

用统一的模型，研究了一类典型的二阶系统在宽带和窄带随机参数激励情形下，系统的不变测度与最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数，由最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数给出了系统几乎必然稳定的充分必要条件。     

点涡动力系统的Lyapunov指数

平面上理想流体的三点涡系统是可积的Hamilton系统, 但其运动仍然相当复杂, 这给研究被动微粒在三点涡系统中运动带来了很大的困难. 着眼于点涡系统的被动微粒对初始小扰动的稳定性, 通过Oseledec定理定义被动微粒的Lyapunov指数, 给出了点涡系统中被动微粒稳定性的定量刻画. 同时, 由Hamilton系统的保体积性质得到的关于Lyapunov指数的简洁表达式, 避免了计算的繁琐. 利用这个定义, 点涡系的瞬时流场可以被划分成若干区域, 被动微粒的混沌运动只能在近涡的特定区域出现.      

有界随机噪声激励下碰撞系统的最大Lyapunov指数

为了研究单自由度线性单边碰撞系统在有界随机噪声参数激励下的最大 Lyapunov 指数和稳定性问题,用 Zhuravlev 变换将碰撞系统转化为连续的非碰撞系统,然后用随机平均法得到了关于慢变量的随机微分方程。在没有随机扰动的情形下,给出了系统最大Lyapunov指数的值;在有随机扰动的情形下,通过求解FPK方程得到了系统的不变测度和最大Lyapunov指数的解析表达式。研究结果表明：随着系统阻尼项、有界随机噪声带宽、碰撞恢复系数的减少和有界随机噪声振幅的增大,最大Lyapunov指数增加;当随机激励的中心频率等于系统固有频率的两倍时,系统的Lyapunov指数达到最大,从而使系统变得更不稳定。根据系统的Lyapunov指数得到了系统稳定的充分必要条件,即当Lyapunov指数大于零时系统几乎必然不稳定,而当Lyapunov指数小于零时系统几乎必然稳定,Lyapunov指数等于零为系统的稳定性分叉点,并讨论了相应的稳定性分叉问题。     

非光滑动力系统Lyapunov指数谱的计算方法

对 n 维非光滑(刚性约束和分段光滑)动力系统引进局部映射，利用 Poincaré映射分析方法得出了非光滑系统 Lyapunov 指数谱的通用计算方法．以一类刚性约束的非线性动力系统为例，给出了 Lyapunov 指数谱随参数大范围变化的规律，并与相应的 Poincaré映射分岔图进行对照，验证了上述通用计算方法的正确性和有效性．     

二自由度耦合线性随机系统的最大Lyapunov指数和稳定性

利用摄动方法和Fokker-Planck算子及其伴随算子的特征函数展开法,讨论了两个模态都处于临介状态的耦合二自由度振动系统,在小强度的非高斯噪声参数激励下系统运动的稳定性,获得了系统扩散过程的稳态概率密度的渐近表达式,建立了系统最大Lyapunov指数的渐近表达式,由此获得了系统运动模态几乎必然稳定的充分必要条件。     

利用Lyapunov指数分析一种非稳态油膜轴承单盘柔性转子的分岔和混沌特性

从一个由三个函数确定的非稳态油膜力模型出发，以短轴承支撑的不平衡弹性转子系统为研究对象，利用Lyapunov指数对该系统进行了一些分岔和混沌的研究。     

实噪声参激Hopf分叉系统研究

采用随机平均法、扩散过程的奇点理论、不变测度方法分析了实噪声参激的分叉系统．明确了噪声的影响将使系统出现与原分叉点不同的噪声导致的分叉点，并使分叉类型产生了根本的改变     

随机扰动的同宿分岔系统研究

利用一维扩展过程的奇点理论并结合能量包络的随机平均法，考查“隐藏在余维２分岔点之后”的同宿分岔系统受参激白噪声影响的分岔行为。     

白噪声参激余维2分叉系统研究

为考查白噪声参激的具有非半简双零特征值的一类余维二分叉系统的样本稳定性并确定其首次分叉点的位置，本文使用Ｌ．Ａｒｎｏｌｄ的渐近分析方法研究了系统最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数的渐近分析式．为进一步研究噪声对于此系统退化分叉的影响，本文将使用一维扩散过程的奇异边界理论，考查“隐藏在余维２分叉点之后”同宿分叉系统受参激白噪声影响的分叉行为．     

宽带噪声作用下黏弹性板的矩Lyapunov指数

主要研究了在超音速流中受宽带噪声作用的黏弹性板随机振动系统的矩Lyapunov指数.首先, 采用vonKarman板弯理论, 活塞理论以及Galerkin近似法建立了两个自由度耦合的系统运动的随机微分方程. 其次, 应用随机平均法将四维系统降为二维系统. 接着, 对系统采用极坐标变换,通过Girsanov定理和Feynmann-Kac公式得到后向微分算子. 通过对特征函数进行正交Fourier余弦级数展开得到系统矩Lyapunov指数的近似解析式. 并通过MonteCarle仿真得到系统矩Lyapunov指数的数值解验证了近似解析式的可信性. 最后研究了系统参数、气动力参数以及随机噪声谱密度对黏弹性板稳定性的影响.      

ON THE MAXIMAL LYAPUNOV EXPONENT FOR A REAL NOISE PARAMETRICALLY EXCITED CO-DIMENSION TWO BIFURCATION SYSTEM (Ⅱ)

ＴｈｅｄｅｃｉｓｉｖｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｉｎｇｕｌａｒｐｏｉｎｔｓａｎｄｂｏｕｎｄａｒｉｅｓｂｅｌｏｎｇｉｎｇｔｏｓｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆＩｔｏｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｅｒｇｏｄｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ,ｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｃｅａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｓｏｆｉｎｖａｒｉａｂｌｅｍｅａｓｕｒｅｓ,ｔｈｅｓａｍｐｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓａｍｐｌｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ）…     

ON THE MAXIMAL LYAPUNOV EXPONENT FOR A REAL NOISE PARAMETRICALLY EXCITED CO-DIMENSION TWO BIFURCATION SYSTEM (Ⅱ)

For a co-dimension two bifurcation system on a three-dimensional central manifold, which is parametrically excited by a real noise, a rather general model is obtained by assuming that the real noise is an output of a linear filter system-a zeromean stationary Gaussian diffusion process which satisfies detailed balance condition. By means of the asymptotic analysis approach given by L. Arnold and the expression of the eigenvalue spectrum of Fokker-Planck operator, the asymptotic expansions of invariant measure and maximal Lyapunov exponent for the relevant system are obtained. Foundation item: the National Natural Science Foundation of China (19602016)