一类含非黏滞阻尼的Duffing单边碰撞系统的激变研究

以一类含非黏滞阻尼的Duffing单边碰撞系统为研究对象, 运用复合胞坐标系方法, 分析了该系统的全局分岔特性. 对于非黏滞阻尼模型而言, 它与物体运动速度的时间历程相关, 能更真实地反映出结构材料的能量耗散现象. 研究发现, 随着阻尼系数、松弛参数及恢复系数的变化, 系统发生两类激变现象: 一种是混沌吸引子与其吸引域内的混沌鞍发生碰撞而产生的内部激变, 另一种是混沌吸引子与吸引域边界上的周期鞍(混沌鞍)发生碰撞而产生的常规边界激变(混沌边界激变), 这两类激变都使得混沌吸引子的形状发生突然改变. 关键词： 非黏滞阻尼 Duffing碰撞振动系统 激变 复合胞坐标系方法     

一类新的边界激变现象:混沌的边界激变

混沌吸引子的激变是一类普遍现象.借助于广义胞映射图论(generalized cell mapping digraph)方法发现了嵌入在分形吸引域边界内的混沌鞍,这个混沌鞍由于碰撞混沌吸引子导致混沌吸引子完全突然消失,是一类新的边界激变现象,称为混沌的边界激变.可以证明混沌的边界激变是由于混沌吸引子与分形吸引域边界上的混沌鞍相碰撞产生的,在这种情况下,当系统参数通过激变临界值时,混沌吸引子连同它的吸引域突然消失,同时这个混沌鞍也突然增大 关键词： 广义胞映射 有向图 激变 混沌鞍     

Duffing-van der Pol振子随机分岔的全局分析

应用广义胞映射方法研究了参激和外激共同作用的Duffing-van der Pol振子的随机分岔.以 系统参数通过某一临界值时，如果系统的随机吸引子或随机鞍的形态发生突然变化，则认为 系统发生随机分岔为定义，分析了参激强度和外激强度的变化对于随机分岔的影响.揭示了 随机分岔的发生主要是由于系统的随机吸引子与系统的随机鞍碰撞产生的.分析表明，广义 胞映射方法是分析随机分岔的有力工具，这种全局分析方法可以清晰地给出随机分岔的发生 和发展. 关键词： 随机分岔 全局分析 广义胞映射方法 随机吸引子 随机鞍     

常微分方程系统中内部激变现象的研究

应用广义胞映射图论方法研究常微分方程系统的激变.揭示了边界激变是由于混沌吸引子与 在其吸引域边界上的周期鞍碰撞产生的,在这种情况下,当系统参数通过激变临界值时,混 沌吸引子连同它的吸引域突然消失,在相空间原混沌吸引子的位置上留下了一个混沌鞍.研 究混沌吸引子大小(尺寸和形状)的突然变化,即内部激变.发现这种混沌吸引子大小的突然 变化是由于混沌吸引子与在其吸引域内部的混沌鞍碰撞产生的,这个混沌鞍是相空间非吸引 的不变集,代表内部激变后混沌吸引子新增的一部分.同时研究了这个混沌鞍的形成与演化. 给出了对永久自循环胞集和瞬态自循环胞集进行局部细化的方法. 关键词： 广义胞映射 有向图 激变 混沌鞍     

形状记忆合金薄板系统全局激变现象分析

形状记忆合金在工程应用中的难点主要来自于系统在温度和外载荷作用下产生的复杂全局动力学行为.本文以形状记忆合金薄板动力系统为研究对象,分析在温度和激励振幅两个控制参数作用下系统的全局动力学.通过全局分岔图,可以观测到系统会发生复杂的激变现象,然后利用复合胞坐标系方法,获取系统的吸引子、吸引域、鞍和域边界等信息,展现系统的全局演变过程.研究发现,系统随着振幅和温度变化会呈现复杂的全局结构,并发生一系列的边界激变、合并激变现象,同时多次发生分形-Wada, Wada-Wada, Wada-分形等域边界突变.通过对指定区域细化,可以清晰地显示域边界的分形特征.研究结果对于如何通过调控温度与外载荷强度,使形状记忆合金薄板在系统中发挥最佳性能具有理论指导意义.     

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     

两个周期激励下Duffing-van der Pol系统的混沌瞬态和广义激变

运用广义胞映射图方法研究两个周期激励作用下Duffing-van der Pol系统的全局特性.发现了系统的混沌瞬态以及两种不同形式的瞬态边界激变, 揭示了吸引域和边界不连续变化的原因. 瞬态边界激变是由吸引域内部或边界上的混沌鞍和分形边界上周期鞍的稳定流形碰撞产生.第一种瞬态边界激变导致吸引域突然变小, 吸引域边界突然变大; 第二种瞬态边界激变使两个不同的吸引域边界合并成一体.此外, 在瞬态合并激变中两个混沌鞍发生合并, 最后系统的混沌瞬态在内部激变中消失. 这些广义激变现象对混沌瞬态的研究具有重要意义. 关键词： 广义胞映射图方法 Duffing-van der Pol 混沌瞬态 广义激变     

Duffing单边碰撞系统的混沌鞍合并激变

以典型的Duffing单边碰撞系统为研究对象,对系统中的混沌鞍进行了细致的分析.研究表明,系统的混沌鞍同样存在合并激变,合并激变是由连接两个混沌鞍的周期鞍的稳定流形与不稳定流形相切所诱发,相切使得边界上的混沌鞍与内部的混沌鞍发生碰撞而突然合并为一个较大的边界混沌鞍.混沌鞍的合并激变行为最终会诱导混沌吸引子的合并激变发生. 关键词： Duffing碰撞系统 混沌鞍 周期鞍 稳定与不稳定流形     

非线性动力系统分岔点邻域内随机共振的特性

研究了叉形分岔系统和FitzHugh Nagumo(FHN)细胞模型两种非线性动力系统分岔点邻域内 随机共振的特性.研究结果表明：这两种系统在分岔发生时具有由一个吸引子变为两个吸引 子或者由两个吸引子变为一个吸引子共同的分岔特性，即在分岔点的邻域内, 系统在分岔点 的两侧有分岔前吸引子和分岔后吸引子存在，在噪声的作用下，系统的运动除了像传统随机 共振的机理那样在分岔点一侧共存的吸引子之间跃迁，还在分岔点两侧三个吸引子（分岔前 一个吸引子和分岔后两个吸引子）之间跃迁，并且这种跃迁单独诱发了随机共振 ；在两种 跃迁都发生的情况下, 在其分岔点的邻域内，由第二种跃迁诱发的随机共振在引起第一种跃 迁噪声的强度很大的范围内变化仍可维持, 而第一种跃迁诱发的随机共振在引起第二种跃迁 噪声的强度很小的范围内变化即迅速消失. 关键词： 随机共振 吸引子 分岔点 跃迁     

峰值电流模式控制同步开关Z源变换器的动力学研究

Z源变换器由于Z源网络的嵌入,具有高电压传输比,降低开关器件损耗,提高系统效率等优点,在直流变换、逆变等许多领域具有广泛的应用.本文研究了基于峰值电流模式控制的同步开关Z源变换器的非线性动力学,建立了连续电流模式下同步开关Z源变换器的离散迭代映射模型;通过特征值的运动轨迹分析了参考电流对系统稳定性的影响,给出了系统稳定运行的参数域;基于分岔图和Lyapunov指数图发现了此变换器存在倍周期分岔、边界碰撞分岔、切分岔和阵发混沌,分析了边界碰撞分岔和混沌演化过程及其产生的机理;最后通过电路仿真和实验验证了理论分析的正确性.研究结果表明:随着参考电流的增加,峰值电流模式控制同步开关Z源变换器从周期1经历倍周期分岔进入周期2和周期4,然后由于边界碰撞分岔过渡到阵发混沌态,接着通过切分岔进入周期3,最后再次由于边界碰撞分岔进入混沌态.     

Predictive control of a chaotic permanent magnet synchronous generator in a wind turbine system

This paper investigates how to address the chaos problem in a permanent magnet synchronous generator(PMSG)in a wind turbine system.Predictive control approach is proposed to suppress chaotic behavior and make operating stable;the advantage of this method is that it can only be applied to one state of the wind turbine system.The use of the genetic algorithms to estimate the optimal parameter values of the wind turbine leads to maximization of the power generation.Moreover,some simulation results are included to visualize the effectiveness and robustness of the proposed method.     

研究强非线性振动系统同宿分岔问题的规范形方法

以改进的规范形理论为基础,采用强非线性振动问题的分析方法,拓展了原有弱非线性振动系统同宿分岔判据的适用范围.首先在复规范形求解过程中引入待定固有频率,计算了一类单自由度强非线性振动系统的周期解.然后分别依据系统的待定固有频率趋于零和周期轨道趋近于鞍点两条途径获得了强非线性振动条件下系统同宿分岔的解析判据.最后通过与原有解析结果和数值结果相比较验证了本文方法的有效性. 关键词： 规范形 同宿分岔 强非线性 周期解     

Fluctuation-induced escape from the basin of attraction of a quasiattractor

Noise-induced escape from the basin of attraction of a strange attractor (SA) in a periodically excited nonlinear oscillator is investigated. It is shown by numerical simulation methods that escape occurs in two steps: transfer of the system from the SA to a close-lying saddle cycle along several optimal trajectories, and a subsequent fluctuation-induced transfer from the basin of attraction of the SA along a single optimal trajectory. The possibility of using the results of this work to solve problems of the optimal control of switchings from an attractor and for constructing theoretical estimates of the escape probability is discussed. Pis’ma Zh. éksp. Teor. Fiz. 69, No. 11, 782–787 (10 June 1999)     

Blowout bifurcation and spatial mode excitation in the bubbling transition to turbulence

The transition to turbulence (spatio-temporal chaos) in a wide class of spatially extended dynamical system is due to the loss of transversal stability of a chaotic attractor lying on a homogeneous manifold (in the Fourier phase space of the system), causing spatial mode excitation. Since the latter manifests as intermittent spikes this has been called a bubbling transition. We present numerical evidences that this transition occurs due to the so-called blowout bifurcation, whereby the attractor as a whole loses transversal stability and becomes a chaotic saddle. We used a nonlinear three-wave interacting model with spatial diffusion as an example of this transition.     

二维正弦离散映射的分岔和吸引子

由一个正弦映射和一个三次方映射通过非线性耦合,构成一个新的二维正弦离散映射. 基于此二维正弦离散映射得到系统的不动点以及相应的特征值,分析了系统的稳定性,研究了系统的复杂非线性动力学行为及其吸引子的演变过程. 研究结果表明：此二维正弦离散映射中存在复杂的对称性破缺分岔、Hopf分岔、倍周期分岔和周期振荡快慢效应等非线性物理现象. 进一步根据控制变量变化时系统的分岔图、Lyapunov指数图和相轨迹图分析了系统的分岔模式共存、快慢周期振荡及其吸引子的演变过程,通过数值仿真验证了理论分析的正确性. 关键词： 正弦离散映射 对称性破缺分岔 Hopf分岔 吸引子