一类慢变Filippov捕食-被捕食系统的分岔机理分析

研究了生态学中含控制策略项的一类Filippov捕食-被捕食系统,由于害虫的环境容纳量受外界环境因素的影响而变化,故将害虫的环境容纳量视为周期慢变量,当慢变量的频率与系统的固有频率存在量级差异时,使得该Filippov捕食-被捕食系统体现出两时间尺度效应.通过将周期演变的环境容纳量视为控制参数,针对相应的广义自治系统,进行了平衡点的稳定性与分岔分析.借助于快慢分析法、微分包含理论,得到了在典型参数条件下,系统展现的一些特殊分岔模式,并对相关的机理予以了解释,由此丰富了对该类Filippov捕食-被捕食系统的研究.     

托卡马克中低模态到高模态转迁模型的混沌运动

利用Melnikov方法详细研究了在托卡马克(Tokamaks)中,等离子区边缘附近低模态到高模态转迁方程的混沌动力学.该转迁方程是一个含外激励和参数激励的系统.对含周期外激励和线性参数激励、三次参数激励的系统分别绘出了用来划分混沌区和非混沌区的临界曲线.得到的结果表明,含有线性或三次参数激励的系统存在不可控区域,在该区域中异宿轨分岔总是导致混沌发生.特别地,三次参数激励系统存在一个"可控频率",施以该频率的激励,不论激励的振幅多大,同宿轨分岔总是不会导致混沌发生.得到了这类系统的一些复杂的动力学行为.     

一类非线性系统的周期扰动Hopf分支

研究了小周期扰动对一类存在Hopf分支的非线性系统的影响.特别是应用平均法讨论了扰动频率与Hopf分支固有频率在共振及二阶次调和共振的情形周期解分支的存在性.表明了在某些参数区域内,系统存在调和解分支和次调和解分支,并进一步讨论了二阶次调和分支周期解的稳定性.     

具有频率依赖性耦合的神经振子群相响应同步

考虑频率依赖性耦合神经振子群在外部谐波刺激下的动力学模型,引入相位概率密度函数导出序参数的演化方程.数值模拟结果表明,当固有频率的众数较低时,频率依赖性耦合对神经振子群相响应同步无显著影响;而当固有频率的众数较高时,频率依赖性神经振子群在外部弱刺激下几乎达到完全相位同步,随着刺激强度的增加转为无规则的振荡,最终达到同步周期振荡.     

变速度轴向运动粘弹性梁的动态稳定性

研究速度变化的轴向运动粘弹性梁在亚谐波共振及组合共振范围内的参数振动．通过平均法,在运动参数激励频率为2倍固有频率或为两阶固有频率之和附近时得到了自治的常微分方程组．在参数激励频率和激励振幅平面上,可以找到由于共振而产生的失稳区域,并应用数值方法验证了理论推导结果的正确性．分析了粘弹性阻尼,速度和预紧张力对失稳区域的影响．粘弹性阻尼使得共振失稳区域减小,而速度和预紧张力使共振失稳区域在频率-振幅平面上发生漂移．     

周期参数扰动的T混沌系统周期轨道分析

本文研究了一类周期参数扰动的T混沌系统的周期轨道问题.利用次谐波Melnikov方法,获得了具有广义Hamilton结构的周期参数扰动的慢变系统的振荡周期轨道和旋转周期轨道.     

耦合混沌Hindmarsh-Rose神经元系统中相互作用诱导的周期解研究

神经元细胞作为构成神经系统结构和功能的基本单位,在神经信号传输过程中具有非常重要的作用.采用Hindmarsh-Rose神经元模型,探究与细胞中钙离子浓度有关的一个恢复变量参数在神经元信号传递中的影响.研究表明,当改变恢复变量参数值时,单个神经元会出现周期或混沌的放电行为,并且对该参数值变化比较敏感.此外,当单个神经元为混沌放电时,随着相互作用强度的变化,耦合神经元系统不仅会出现混沌放电行为,还会产生周期放电行为,周期解窗口和混沌解窗口交替出现.当恢复变量参数值不同时,周期解窗口的个数和周期解的性质明显不同.该结论表明,该恢复变量参数在调控神经元混沌放电和周期放电行为过程中扮演着非常重要的角色.     

弹性约束浅拱的非线性动力响应与分岔分析

浅拱采用竖向、转动方向弹性约束时,自振频率和模态与理想的铰支/固结边界存在差异,不同约束刚度将改变外激励下的非线性响应及各种分岔产生的参数域．由浅拱基本假定建立无量纲动力学方程, 采用在频率和模态中考虑约束刚度大小的方法,通过Galerkin全离散和多尺度摄动分析导出极坐标、直角坐标形式的平均方程, 其中方程系数与约束刚度一一对应．用数值方法分析了周期激励下竖向弹性约束系统最低两阶模态之间1∶2内共振时的动力行为, 所得结果与有限元的对比以及平均方程系数的收敛性证明了所采用方法是可行的．随着激励幅值、频率的变化存在若干分岔点,分岔发生时的参数分布与约束刚度值有关,在由分岔点连接的不稳定区或共振区附近,存在一系列稳态解、周期解、准周期解和混沌解窗口,且随参数的变化可观测到倍周期分岔．     

窄带随机噪声激励下线性碰撞系统的响应

研究了单自由度线性单边碰撞系统在窄带随机噪声激励下的次共振响应问题．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．在约束距离为0时,用矩方法给出了系统响应幅值二阶矩的解析表达式．在约束距离不为0时,近似地得到了系统响应幅值二阶矩的解析表达式．讨论了系统阻尼项、窄带随机噪声的带宽和中心频率以及碰撞恢复系数等参数对于系统响应的影响．理论计算和数值模拟表明,系统响应幅值将在激励频率接近于次共振频率时达到最大,而当激励频率逐渐偏离次共振频率时,系统响应迅速衰减．数值模拟表明提出的方法是有效的．     

时滞耦合惯性项神经系统的多混沌路径共存

混沌及其共存是神经动力学的一个重要研究内容.该文基于非单调激活函数的惯性项神经元时滞耦合系统,在固定系统参数的情况下,以耦合时滞τ作为参变量,取不同的初始条件,利用Poincaré截面技术,展现了系统多个不同的倍周期分岔序列和概周期分岔序列,并给出了系统相应的相图.研究结果表明,时滞耦合神经系统具有多级倍周期分岔序列和概周期分岔序列的稳态共存,展现了系统更加丰富的多混沌和多周期解的多稳态共存.     

迷宫密封不平衡转子动力系统的稳定性与分岔

研究迷宫密封对不平衡转子系统动力稳定性的影响.存在不平衡量的转子在旋转过程中受到周期激励,低转速时,转子作与激励同频率的周期运动,随着转速的提高,达到一定阈值时周期运动开始失稳.对迷宫密封的气动力采用Muszynska非线性力学模型,用打靶法求解转子运动周期解,并根据Floquet理论分析了周期解的稳定性及失稳后的动力学特性.     

频率编码和调制原理在Hodgkin-Huxley系统上的应用

频率编码指感觉神经元在受到刺激后产生膜电位的周期变化,变化的频率往往与刺激的强度成正比.本文在Hodgkin-Huxley系统的基础上,对其微分方程进行简化;对于频率编码,给出去耦时间尺度上的微分方程系统;研究在单一参数系统下,频率编码行为的变化规律.     

多频激励软弹簧型Duffing系统中的混沌

研究了多频激励下的软弹簧型Duffing系统的混沌动力学,发现混沌产生的根本原因是系统相空间中横截异宿环面的存在．建立了双频激励情况下二维环面上的Poincaré映射、稳定流形和不稳定流形,应用Melnikov方法给出了稳定流形和不稳定流形横截相交的条件,并将此方法推广到激励包含有限多个频率的情形．推广了Melnikov方法在高维系统中的应用,给出了Smale马蹄意义下混沌存在的判据．同时证明,激励频率数目的增加扩大了参数空间上的混沌区域．     

飞轮储能系统放电过程中的非线性动力学现象分析

利用两时间尺度分析理论研究了飞轮储能系统放电过程中的复杂非线性动力学现象.首先通过归一化的参数变换,构建出具有两种时间尺度特征的飞轮储能系统无量纲动力学模型;继而引入快子系统瞬态平衡点的概念,研究快子系统以慢状态量为分岔参数的Hopf分岔现象,探索这种现象产生的物理机理,同时提供了相关的实验结果.文章解决了飞轮储能系统非线性动力学行为分析的难题,为进一步采取相应控制措施优化飞轮储能系统的运行提供理论依据.     

时滞对磁通耦合及化学耦合神经元分岔及同步的影响

以化学突触耦合神经元模型为基础,讨论了抑制性及兴奋性条件下达到同步的区别及同步的类型。并根据磁通耦合对神经元放电的影响,讨论了具有时滞、磁通耦合和化学耦合Morris-Lecar (ML)神经元模型的放电状态、分岔类型及其同步情况。发现具有磁通耦合和化学耦合ML神经元系统在不同参数下会产生丰富的逆倍周期分岔或加周期分岔行为。而时滞的引入,虽然可以增加系统的周期性,但同时也会破环系统同步。相反,适当的耦合强度能够增加同步。     

周期激励Stuart-Landau方程的某些动力学行为

研究了周期激励Stuart-Landau方程的锁频周期解．利用奇异性理论分别研究了这些解关于外部激励振幅和频率的分岔行为．结果表明:关于外部激励振幅的普适开折具有余维3,在某些条件下,得到了转迁集及分岔图．另外还证明:关于频率的分岔问题具有无穷余维,因此该情形下的动力学分岔行为非常复杂．发现了一些新的动力学现象,它们是孙亮等所获结果的补充．     

Duffing系统在双参数平面上的分岔演化过程

给出了参数空间上最大Lyapunov指数的计算方法,数值计算了Duffing系统在双参数平面上的最大Lyapunov指数.结合单参数最大Lyapunov指数、分岔图、相图以及时间历程图,讨论了Duffing系统在双参数平面上的分岔以及随系统控制参数变化的分岔演化过程.结果发现在双参数平面上系统发生叉式分岔,出现具有缺边现象的两个不同区域,该区域内系统对初值有较强的敏感性,存在两吸引子共存现象;系统运动经过周期跳跃曲线时振动幅值突然减小;系统外激励频率较小时常引起颤振运动.此外,在两个具有缺边现象的区域内,随刚度系数的不断增加,系统出现了倍周期分岔曲线环,而且倍周期分岔曲线环内不断嵌套新的倍周期分岔曲线环,导致系统最终经倍周期分岔序列进入混沌状态,随着控制参数的变化,系统在双参数平面上的动力学特性变得非常复杂.     

变厚度扁锥壳的非线性固有频率

借助于变厚度圆薄板非线性动力学变分方程和协调方程,给出了变厚度扁薄锥壳的非线性动力学变分方程和协调方程·　假设薄膜张力由两项组成,将协调方程化为两个独立的方程,选取变厚度扁锥壳中心最大振幅为摄动参数,采用摄动变分法,将变分方程和微分方程线性化·　对周边固定的圆底变厚度扁锥壳的非线性固有频率进行了求解;一次近似得到了变厚度扁锥壳的线性固有频率,三次近似得到了变厚度扁锥壳的非线性固有频率,且绘出了固有频率与静载荷、最大振幅、变厚度参数的特征曲线图·　为动力工程提供了有价值的参考·     

一种基于奇异摄动理论的鲁棒自适应非仿射非线性控制方法

文章针对一类具有参数不确定性和未知扰动项的非仿射非线性系统,提出了一种基于奇异摄动理论的鲁棒自适应控制方法.首先,通过控制输入构建了一个快变子系统,为原系统引入时标分离特性,使闭环系统可以在快变和慢变时间尺度上分解为两个降阶子系统:边界层子系统和降阶慢变子系统.在快时间尺度上,通过设计边界层子系统的结构使其在平衡点处指数稳定;在慢时间尺度上,针对含有参数不确定性和未知扰动项的降阶慢变子系统设计鲁棒自适应控制器.根据奇异摄动理论,闭环系统的跟踪性能可由降阶慢变子系统近似.文章提出的控制方法同时考虑了参数不确定性和未知扰动项的影响,在不忽略非仿射结构的前提下实现控制目标,不依赖于原系统的时标分离特性,且避免了反步法中的“复杂性爆炸”问题.两组与参考文献控制方法的对比仿真结果验证了文章控制方法的有效性.     

含参数泛函微分方程概周期正解的存在性

研究了一类含参数泛函微分方程概周期正解的存在性问题.结合有界性及渐近概周期性获得了系统存在概周期正解的几组充分条件,并将结果应用于几类种群动力学模型,分别获得了系统在概周期环境下存在概周期解的一组充分条件.