二维Hénon-Heiles势及其变形势体系逃逸率与分形维数的研究

采用Chin和Chen的动力学算法追踪粒子在体系中的运动情况, 首次研究并对比了粒子在Hénon-Heiles体系与变形Hénon-Heiles六边形体系中的混沌逃逸规律, 在Hénon-Heiles体系中, 对于不同能量范围, 分形维数与逃逸率随能量而改变, 但在变形Hénon-Heiles六边形体系中, 仅在低能区分形维数与逃逸率随能量的改变而变化, 而高能区逃逸率和分形维数趋于稳定值. 并且得到普遍规律, 即不同混沌体系中粒子的混沌逃逸率和粒子逃逸的分形维数呈现较强的线性相关性. 因而分形维数可以作为工具研究混沌体系中粒子的逃逸规律, 在介观器件设计中可以通过研究混沌电子器件的分形维数来表征粒子在器件中的传输行为.     

粒子在 Hénon-Heiles势中的逃逸动力学模拟

利用庞加莱截面和相空间轨迹方法对粒子在Hénon-Heiles势中的逃逸动力学进行了模拟.粒子的动力学性质敏感地依赖于粒子的能量.数值计算表明当能量很小时,粒子的运动是规则的;随着能量的增加,粒子的运动开始出现混沌.当能量增加到鞍点能Es时,几乎所有的相空间轨迹都是混沌的.当粒子的能量E>Es,粒子可以越过势阱发生逃逸.对于给定的大于Es的能量, 我们画出了粒子的逃逸-时间曲线和逃逸轨迹.我们的研究对于研究混沌传输和逃逸动力学具有一定的参考价值.     

Birkhoff意义下Hénon-Heiles方程的离散变分计算

在Birkhoff意义下研究了非线性不可积Hamilton系统——Hénon-Heiles方程的离散变分计算方法,并和辛算法及Runge-Kutta方法相比较,说明在Birkhoff意义下采用离散变分算法研究非线性不可积系统的动力学行为是合理和可行的. 关键词： Hénon-Heiles方程 离散变分方法 自治Birkhoff方程     

第十五届全国原子与分子物理学术会议投稿论文:粒子在 Hénon-Heiles势中的逃逸动力学模拟

利用庞加莱截面和相空间轨迹方法对粒子在Hénon-Heiles势中的逃逸动力学进行了模拟。粒子的动力学性质敏感地依赖于粒子的能量。数值计算表明当能量很小时，粒子的运动是规则的；随着能量的增加，粒子的运动开始出现混沌。当能量增加到鞍点能 时,几乎所有的相空间轨迹都是混沌的。当粒子的能量 , 粒子可以越过势阱发生逃逸。对于给定的大于 的能量, 我们画出了粒子的逃逸－时间曲线和逃逸轨迹。我们的研究对于研究混沌传输和逃逸动力学具有一定的参考价值。     

平行电磁场中锂原子自电离的半经典分析

采用包含组合回归的扩展的闭合轨道理论计算了平行电磁场中锂原子依赖于时间的自电离谱,并用半经典的方法解释了电离过程中的混沌现象.讨论了电离电子逃逸时间谱分形结构中隐含的各韵律段的电离轨迹,并得到了轨迹的一般规律,其中特别关注由核散射产生的特殊的逃逸轨迹的性质.具体研究了磁场对锂原子自电离混沌脉冲阵列中电子逃逸轨道和逃逸时间谱的影响.结果发现随着外加磁场的增大,电离脉冲越来越复杂,混沌现象也越明显.这显示了逃逸轨道对初始条件的敏感依赖性.     

电场中里德伯原子动力学性质的半经典理论研究

利用闭合轨道理论和Poincaré截面两种方法研究了鞍点附近电场中高里德伯态Li原子的动力学性质.由于原子实的作用,体系是混沌的,闭合轨道和周期轨道在混沌体系中并存,但二者在Poincaré截面上的反映是不同的.讨论了两种半经典理论在研究混沌体系时的联系,得到了仅靠闭合轨道理论得不到的信息. 关键词： Poincaré截面 回归谱 Stark效应     

Hénon混沌系统的自适应广义预测控制快速算法

提出了一种带有约束矩阵的Hénon 混沌系统的广义预测控制快速算法,首先用带有遗忘因子的递推最小二乘参数辨识法来逼近混沌系统,然后该算法引入了一种约束矩阵,约束矩阵的引入避免了矩阵求逆的计算,占用内存小,计算速度快,并且具有较强的跟踪给定信号和抑制系统参数摄动和随机噪声的能力.仿真结果验证了该方法的有效性. 关键词： 广义预测控制 约束矩阵 Hénon混沌系统 参数辨识     

偏心环形开放台球中粒子逃逸动力学的分形性质

二维台球体系因为能够体现混沌现象的基本特征且数值运算相对简单,从而成为研究微观体系混沌动力学的理想模型,近年来一直广受关注.本文研究非同心的环形开放台球中粒子逃逸的混沌动力学性质,它体现了与初条件密切相关的奇异性.采用简化的盒计数 (box-counting)算法,计算了分形维数,结果定量地反映了粒子逃逸前与环壁碰撞次数随粒子入射角变化的函数关系.其中,特别关注环形台球的偏心率对体系混沌性质的影响.     

Stadium型介观器件腔中粒子逃逸率的研究

本文研究了粒子在二维弱开口的Bunimovich Stadium型介观混沌器件中的逃逸规律.利用经典统计的方法,通过改变器件端口宽度、圆弧半径及器件腔长等参数,首次发现随器件各项参数变化的分形维数与粒子逃逸率趋势符合,并揭示了混沌体系的逃逸指数受器件形状的影响.统计并拟合了粒子逃逸率与粒子波数大小的关系,数值结果表明,粒子逃逸率与波数为二次函数关系,但逃逸率与能量大小不是严格的线性关系.进一步分析了在器件入口处粒子的衍射效应对粒子逃逸的影响,结果表明,衍射效应使粒子逃逸率增加,且粒子数的演化在时间较短时不再满足指数关系,长时间的演化再次满足指数衰减规律.     

Hénon混沌系统的自适应预测函数控制快速算法

提出了一种带有预测函数的Hénon 混沌系统的广义预测控制快速算法.首先用时变遗忘因子的递推最小二乘方法辨识混沌系统,然后在广义预测控制的基础上引入了预测函数控制方法,并充分利用了预测信息的补偿作用.这种算法克服了广义预测控制中求解逆矩阵的缺点,提高了系统响应的速度,并且具有较强的跟踪给定信号、抑制系统参数摄动和随机噪声的能力.仿真结果验证了该方法的有效性. 关键词： 广义预测控制 预测函数 Hénon 混沌系统 参数辨识     

Hénon混沌系统的广义预测控制与同步快速算法

提出了一种带有终端滑模等式约束的Hénon混沌系统的广义预测控制快速算法.该方法将广义预测控制与离散滑模控制结合起来运用到Hénon混沌系统中，并采用柔化输入信号的方法，避免了广义预测控制算法中的高维矩阵求逆.占用内存小，计算速度快，并且具有较强的跟踪给定信号和抑制系统参数摄动和随机噪声的能力.仿真结果验证了该方法的有效性和快速性. 关键词： 广义预测控制 离散滑模控制 Hénon混沌系统 混沌同步     

基于改善空间关联性的混沌控制

基于混沌信号的统计特性，提出了一种通过改善混沌信号的空间关联性实现混沌控制的方法.以Hénon离散混沌系统和四阶Chua's电路超混沌连续系统为例进行了数值研究，验证了这种控制方法的有效性.结果表明， 通过改善混沌信号之间的空间关联性， 混沌系统能以较快的速度收敛到它的平衡点或多种周期轨道. 关键词： 混沌控制 空间关联性 Hénon系统 四阶Chua's电路     

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     

RIKEN介观器件腔中粒子输运过程的混沌性质及分形自相似结构研究

研究了粒子在RIKEN介观器件中的输运性质, RIKEN器件的理论模型是二维Sinai台球的一种, 是研究粒子逃逸曲线混沌性质和分形规律的理想模型之一. 采用逃逸曲线定性比较和分形维数定量计算两种方法, 得到了开口宽度、腔长、拐角位置、圆弧半径等器件参数对逃逸曲线混沌区域分布的影响规律. 结果发现逃逸曲线中存在分形自相似结构, 揭示了粒子在RIKEN介观器件腔中输运过程存在的混沌性质, 并首次运用"眼式结构"分析和相似比比较等方法对分形自相似结构进行了验证. 关键词： 介观器件 混沌性质 分形自相似 分形维数     

基于在线最小二乘支持向量机回归的混沌时间序列预测

提出了一种基于在线最小二乘支持向量机（LS-SVM）回归的混沌时间序列的预测方法.与离线支持向量机相比，在线最小二乘支持向量机预测方法即使当混沌系统的参数随时间变化时仍然有效.以Chen's混沌系统、Rssler混沌系统、Hénon映射及脑电(EEG)信号四种混沌时 间序列为例评估本文提出的预测方法，结果验证了其混沌时间序列预测的有效性. 关键词： 混沌时间序列 预测 在线学习 支持向量机     

混沌体系中寻找周期轨迹的方法

一个不可积混沌体系，由于扰动而遭到破坏时，存活的周期轨迹体现了体系的本质特征，是 体系的运动骨架.在一定程度上， 可以由周期轨迹来量子化不可积体系，这充分说明了 周期轨迹的重要性.而寻找周期轨迹，也就成为研究混沌体系动力学特性以及对混沌体系进 行量子化的关键问题.结合具体实例，给出了3种常用的寻找周期轨迹方法，并详细探讨了各 种方法的优缺点和适用范围. 关键词： 周期轨迹 数值方法 混沌     

Hénon混沌系统广义预测控制无静差快速算法

提出了一种具有无静差跟踪性能的Hénon混沌系统广义预测控制快速算法.采用改进的时变遗忘因子递推最小二乘方法辨识混沌系统,通过在常规广义预测控制性能指标函数中引入前馈增益矩阵与柔化矩阵,并将MP神经元网络与BP算法相结合在线调整柔化因子,实现系统对参考信号的无静差快速跟踪.该算法避免了矩阵求逆计算,能够很好地跟踪参考信号.仿真结果验证了该方法的有效性. 关键词： 广义预测控制 Hénon混沌系统 前馈增益矩阵 柔化矩阵     

任意偏振激光作用下二维模型H原子的谐波发射

采用二维渐近边界条件和辛算法数值求解了任意偏振激光和H原子相互作用的二维含时Schrödinger方程的无穷空间初值问题. 计算了二维H原子在不同偏振激光作用下的谐波发射,得到各种椭圆率下谐波谱的特点与已有文献结果一致.通过电子的基态布居概率和某一时刻的概率密度分布以及电子的平均位移,对不同椭圆率下谐波谱的特点进行了分析. 结果表明,将渐近边界条件和辛算法推广到二维是合理和有效的. 关键词： 二维渐近边界条件 辛算法 任意偏振激光 高次谐波     

一种时延范德波尔电磁系统中的复杂行为(Ⅰ)——分岔与混沌现象

建立了一种可积的无穷维系统——时延范德波尔电磁系统，采用Poincaré映射分析了系统随参数E和λ变化发生的分岔与混沌现象，发现这种时延系统具有复杂的非线性动力学特性，例如吸引子共存、间歇性混沌、类似边界碰撞分岔通向混沌以及周期增加的现象.在研究系统时间混沌行为的同时，还对空间混沌行为进行了初步分析，通过描绘空间分布图发现时延范德波尔电磁系统随参数E和λ变化时，在空间中会呈现出周期和混沌等不同的图案. 关键词： 分岔 混沌 无穷维系统 时延范德波尔电磁系统     

基于忆阻器反馈的Lorenz超混沌系统及其电路实现

采用二次型磁控忆阻器作为系统的正反馈项,设计了一个超混沌电路,建立了该系统的无量纲数学模型,探讨了忆阻器混沌系统与原混沌系统的不同之处.分析了系统的平衡点集和稳定性,发现系统继承了原系统的对称性,确定了系统参数所对应的稳定和不稳定区域分布,得到了系统的稳定和不稳定平衡点集.采用分岔图、Lyapunov指数谱、Poincaré截面等分析方法,研究了系统的动力学行为随系统参数和忆阻器初始状态而变化的情况,观察到了混沌系统随忆阻器初值不同引起的吸引子共存和状态转移现象,结合相图与谱熵算法分析了状态转移现象.设计并实现了该系统的模拟电子电路,实验结果表明,电路实验结果与数值仿真结果相吻合,为忆阻器混沌电路的实际应用奠定了基础.