双边约束条件下随机van der Pol系统的分岔研究

利用随机光滑动力系统的Chebyshev正交多项式逼近方法,研究了双边约束条件下随机van der Pol系统的分岔现象.数值研究表明,双边约束随机van der Pol系统中不仅存在着丰富的倍周期分岔现象,还存在非光滑系统中所特有的擦边分岔.着重研究了随机非光滑系统中的擦边分岔,分析了随机因素对非光滑动力系统中擦边分岔的影响.研究表明,Chebyshev多项式逼近也是研究随机非光滑系统动力学行为的一种有效方法. 关键词： 非光滑动力系统 随机 van der Pol系统 擦边分岔 双边约束     

脉冲作用下Chen系统的非光滑分岔分析

研究了脉冲作用下Chen系统的复杂动力学行为. 对脉冲作用下的Chen系统进行了非光滑分岔分析. 该系统可经级联倍周期分岔到达混沌, 也可由周期解经鞍结分岔直接到达混沌. 最后通过Floquet理论揭示了该系统周期解的非光滑分岔机理.     

基于Chebyshev多项式逼近的随机 van der Pol系统的倍周期分岔分析

应用 Chebyshev 多项式逼近法研究了谐和激励作用下具有随机参数的随机van der Pol系统 的倍周期分岔现象.随机系统首先被转化成等价的确定性系统，然后通过数值方法求得响应 ，借此探索了随机van der Pol系统丰富的随机倍周期分岔现象.数值模拟显示随机van der Pol 系统存在与确定性系统极为相似的倍周期分岔行为，但受随机因素的影响，又有与之不 同之处.数值结果表明，Chebyshev 多项式逼近是研究非线性系统动力学问题的一种新的有 效方法. 关键词： Chebyshev 多项式 随机van der Pol 系统 倍周期分岔     

随机Duffing单边约束系统的倍周期分岔

通过引进平均约束面和平均跃变方程对随机约束系统的约束条件进行处理，把研究随机光滑系统倍周期分岔的Chebyshev多项式逼近的方法运用到随机非光滑系统中，数值研究表明随机Duffing单边约束系统同样存在丰富的倍周期分岔现象，Chebyshev多项式逼近是研究带有约束的随机非光滑动力系统的有效方法. 关键词： 非光滑动力系统 随机Duffing系统 Chebyshev多项式 倍周期分岔     

非线性传送带系统的复杂分岔

讨论了一类单自由度非线性传送带系统. 首先通过分段光滑动力系统理论得出系统滑动区域的解析分析和平衡点存在性条件; 其次利用数值方法, 对系统几种类型的周期轨道进行单参数和双参数延拓, 得到系统的余维一滑动分岔曲线和若干余维二滑动分岔点, 以及系统在参数空间中的全局分岔图. 通过对系统分岔行为的研究, 反映出传送带速度和摩擦力振幅对系统动力学行为有较大影响, 揭示了非线性传送带系统的复杂动力学现象. 关键词： 传送带系统 滑动分岔 周期运动     

分段Filippov系统的簇发振荡及擦边运动机理

本文旨在揭示非光滑Filippov系统中由频域上不同尺度耦合导致的簇发振荡行为及其产生机理.以经典的周期激励Duffing振子为例,通过引入对状态变量的分段控制及适当选取参数,使得激励频率与系统固有频率之间存在量级差距,建立了频域两尺度耦合的Filippov系统.当激励频率远小于系统的固有频率时,可以将整个激励项视为慢变参数或慢变子系统,从而得到广义自治快子系统.分析了由非光滑分界面划分的不同区域中各快子系统的平衡点及其分岔特性随慢变参数变化的演化过程.考察了两种典型参数条件下系统的振荡行为及其动力学特性,指出参数变化不仅会引起其相应子系统平衡曲线及其分岔特性的改变,也会导致不同模式的簇发振荡.同时,轨迹穿越非光滑分界面时会产生不同的动力学行为,特别是在一定参数条件下,由于运动轨迹受不同子系统的交替控制,存在着擦边运动现象,从而导致特殊形式的非光滑簇发振荡.基于转换相图及各区域中快子系统的平衡曲线及其分岔特性,揭示了非光滑分界面对系统簇发振荡的影响规律及不同簇发振荡的分岔机理.     

一类非自治位置时滞反馈控制系统的亚谐共振响应

研究了弹性轨道条件下，控制回路中位置反馈信号存在时滞的磁浮系统在亚谐轨道激励作用下的响应问题. 将动力学模型在平衡点处线性化，以时滞为分岔参数，得到了系统出现Hopf分岔的条件. 用中心流形约化方法得到了包含轨道扰动系统的Poincaré规范型. 用多尺度法从理论上推导了时滞磁浮系统的亚谐共振周期解，得到了自由振动的分岔响应方程，分析了周期解中自由振动项的存在条件，研究了控制参数和激励参数与周期解的关系. 最后用数值仿真的方法分析了时滞参数、控制参数对系统响应的影响，分析结果指出，使系统保持稳定的亚谐响应的时滞边界小于无扰动时的时滞边界，时滞参数不但可以抑制亚谐响应，还能够控制混沌的产生，而控制参数可以控制系统响应中自由振动项的出现和受迫振动的幅值，适当选择这些参数可以有效抑制亚谐振动响应. 关键词： 亚谐共振响应 位置时滞反馈控制 非自治磁浮系统 分岔     

基于符号序列描述的一类分段光滑系统中分岔现象与混沌分析

从拓扑序列出发，提出了描述DC/DC变换器一类分段光滑系统中的分岔现象和混沌行为的符号序列方法，根据最大子序列的性态判别分岔的类型，以及检测边界碰撞分岔的发生.例如,当发生倍周期分岔时，最大子序列保持不变；当发生边界碰撞分岔时，最大子序列发生变化；混沌态则没有最大子序列.研究表明，占空比是表征DC/DC变换器一类分段光滑系统动力学行为的一个最本质的量，“饱和非线性”是引起边界碰撞分岔产生的根本原因. 关键词： 符号序列 分岔 混沌 分段光滑系统     

三自由度含间隙碰撞振动系统Neimark-Sacker分岔的反控制

分岔反控制作为传统分岔控制的逆问题, 其目的是在预先指定的系统参数点通过控制主动设计出具有所期望特性的分岔解. 以一类三自由度含间隙双面碰撞振动系统为研究对象, 在不改变原系统平衡解结构的前提下, 考虑到在碰撞振动系统反控制过程中由Poincaré映射的隐式特点和传统的映射Neimark-Sacker分岔临界准则带来的困难, 通过对原系统施加线性反馈控制器并利用不直接依赖于特征值计算的Neimark-Sacker分岔显式临界准则研究了此系统的分岔反控制问题. 首先对原系统施加线性反馈控制, 建立闭环控制系统的六维Poincaré映射. 由于六维映射的雅克比矩阵的特征值没有解析的表达式, 利用高维映射Neimark-Sacker分岔的显式临界准则, 获得了系统出现拟周期碰撞振动运动的控制参数区域. 然后采用中心流形-正则形方法分析了拟周期分岔解的稳定性. 数值仿真结果表明本文方法可以在指定的系统参数点通过控制设计出稳定的拟周期碰撞运动.     

分段线性电路切换系统的复杂行为及非光滑分岔机理

分析了分段线性电路系统在周期切换下的复杂动力学行为及其产生的机理. 基于平衡点分析, 给出了两子系统Fold分岔和Hopf分岔条件. 考虑了在不同稳定态时两子系统周期切换的分岔特性, 产生了不同的周期振荡, 并揭示了其产生的机理. 在不同的周期振荡中, 切换点的数量随参数变化产生倍化, 导致切换系统由倍周期分岔进入混沌. 关键词： 分段线性电路 切换系统 非光滑分岔     

有界噪声激励下带有时滞反馈的随机Mathieu-Duffing系统的响应

研究了参数激励下带有时滞反馈的随机Mathieu-Duffing方程的主参数共振响应问题.运用多尺度方法分离了系统的快慢变量.分析了系统的分岔性质,发现调谐参数、时滞、时滞项的系数以及非线性项的强度等都可以影响系统的分岔行为,适当选择这些参数可以改变系统的分岔响应.同时,还讨论了非零解的稳定性,得到了非零解稳定的充要条件,而且发现在随机激励的带宽较小时,系统的多解现象仍然存在,分岔和跳跃现象仍会发生,数值模拟验证了理论推导的有效性. 关键词： 随机Mathieu-Duffing系统 多尺度 稳定性 分岔     

基于Laguerre多项式逼近法的随机双势阱Duffing系统的分岔和混沌研究

应用Laguerre正交多项式逼近法研究了含有随机参数的双势阱Duffing系统的分岔和混沌行为.系统参数为指数分布随机变量的非线性动力系统首先被转化为等价的确定性扩阶系统，然后通过数值方法求得其响应.数值模拟结果的比较表明，含有随机参数的双势阱Duffing系统保持着与确定性系统相类似的倍周期分岔和混沌行为，但是由于随机因素的影响，在局部小区域内随机参数系统的动力学行为会发生突变. 关键词： 双势阱Duffing系统 指数分布概率密度函数 Laguerre多项式逼近 随机分岔     

Analysis of stochastic bifurcation and chaos in stochastic Duffing--van der Pol system via Chebyshev polynomial approximation

The Chebyshev polynomial approximation is applied to investigate the stochastic period-doubling bifurcation and chaos problems of a stochastic Duffing--van der Pol system with bounded random parameter of exponential probability density function subjected to a harmonic excitation. Firstly the stochastic system is reduced into its equivalent deterministic one, and then the responses of stochastic system can be obtained by numerical methods. Nonlinear dynamical behaviour related to stochastic period-doubling bifurcation and chaos in the stochastic system is explored. Numerical simulations show that similar to its counterpart in deterministic nonlinear system of stochastic period-doubling bifurcation and chaos may occur in the stochastic Duffing--van der Pol system even for weak intensity of random parameter. Simply increasing the intensity of the random parameter may result in the period-doubling bifurcation which is absent from the deterministic system.     

含有界随机参数的双势阱Duffing-van der Pol系统的倍周期分岔

讨论简谐激励作用下含有界随机参数的双势阱Duffing-van der Pol系统的倍周期分岔现象.首先用Chebyshev 多项式逼近法将随机Duffing-van der Pol系统化成与其等价的确定性系统，然后通过等价确定性系统来探索该系统的倍周期分岔现象.数值模拟显示随机Duffing-van der Pol 系统与均值参数系统有着类似的倍周期分岔行为，同时指出，随机参数系统的倍周期分岔有其自身独有的特点.文中的主要数值结果表明Chebyshev 多项式逼近法是研究非线性随机参数系统动力学问题的一种有效方法. 关键词： Chebyshev多项式 随机Duffing-van der Pol系统 倍周期分岔     

双线性双滞后环系统的约束分岔

含双滞后环力-位移关系的系统在工程中有增多的趋势,但相关的动力学研究还较少.以形状记忆合金减振系统为背景,研究了双线性双滞后环系统的主共振分岔问题.首先用平均法求得了正弦激励下系统主共振幅频响应方程.然后利用非光滑系统的约束分岔理论,讨论了环境温度和外激励幅值变化对幅频响应曲线的影响.结果表明:环境温度和外激励幅值组成的参数平面可分成11个区域,每个区域对应一种定性不同的幅频响应解.此外,为便于幅频响应图的描述和比较,提出了一种编码规则来描述响应在扫频时的跳跃现象.这对于系统频响模式的设计具有直接的指导作用. 关键词： 双线性 滞后 约束分岔     

Response of nonlinear random business cycle model with time delay state feedback

The steady state response and bifurcation of nonlinear random business cycle model to random narrow-band excitation with time delay state feedback are studied in this paper. The method of multiple scales is used to determine the business cycle model of modulation of amplitude and phase. The effects of delay, detuning, bandwidth and magnitude of random excitation on dynamics of the business cycle system are investigated. The results show that the complex dynamics such as bifurcation, jump domain and so on are induced by time delay and the phenomena that multiple solution or bifurcation is induced by noise.     

参外联合激励复合非线性振子的分岔分析

讨论了参外联合激励复合非线性振子的动力学行为.对其定常解在一阶近似下的方程进行了局部分岔分析,给出了简单分岔和Hopf分岔发生的条件,并通过对近似方程和原系统的数值模拟加以验证.分析了多种参数对该振子动力学行为演化过程的影响.根据全局分岔理论探讨了该振子在不同条件下发生同宿、异宿分岔的必要条件,其结论与数值计算的结果大致符合. 关键词： 复合非线性振子 局部分岔 全局分岔 混沌     

Parametric resonance and Hopf bifurcation analysis for a MEMS resonator

We study the response of a MEMS resonator, driven in an in-plane length-extensional mode of excitation. It is observed that the amplitude of the resulting vibration has an upper bound, i.e., the response shows saturation. We present a model for this phenomenon, incorporating interaction with a bending mode. We show that this model accurately describes the observed phenomena. The in-plane (“trivial”) mode is shown to be stable up to a critical value of the amplitude of the excitation. At this value, a new “bending” branch of solutions bifurcates. For appropriate values of the parameters, a subsequent Hopf bifurcation causes a beating phenomenon, in accordance with experimental observations.     

窄带随机噪声作用下单自由度非线性干摩擦系统的响应

研究了单自由度非线性干摩擦系统在窄带随机噪声参数激励下的主共振响应问题.用Krylov-Bogoliubov平均法得到了关于慢变量的随机微分方程.在没有随机扰动情形,得到了系统响应幅值满足的代数方程.在有随机扰动情形,用线性化方法和矩方法给出了系统响应稳态矩计算的近似计算公式.讨论了系统阻尼项、非线性项、随机扰动项和干摩擦项等参数对于系统响应的影响.理论计算和数值模拟表明,当非线性强度增大时系统的响应显著变小,系统分岔点滞后;随着激励频率的增大系统响应变大,而当激励频率小于一定的值时,系统响应为零;增加干 关键词： 单自由度非线性干摩擦系统 主共振响应 Krylov-Bogoliubov平均法