基于弦振动的混沌实验装置研制

弦振动混沌实验装置主要由非线性振动平台、电子装置与电路系统、虚拟仪器3部分组成.实验装置利用NI myDAQ数据采集卡,结合LabVIEW虚拟仪器实现实时动态测量实验数据,结果与Matlab仿真模拟基本一致,可直观观察和定量研究该系统周期运动与混沌运动的相互转换过程.     

基于比例积分控制的电压反馈型Buck变换器分岔

在分段光滑模型的基础上,推导出基于比例积分(PI)控制的电压反馈型Buck变换器的光滑模型及离散迭代模型.证明了功率系统的混沌吸引子在负载线上运动,并受到占空比的控制,模型的流形围绕吸引子运动并出现1周期、2周期及混沌现象;推导出电压反馈型PI控制系统的输出电压与Buck变换器的输出电压成线性关系,在此基础上指出PI控制中的比例因子起主导作用;分析了系统的倍周期分岔、边界碰撞和混沌现象,并展示了变换器状态的转移过程.实验结果表明了理论建模分析和仿真的正确性.     

混沌系统的预测反馈控制

提出了一种基于采样数据的预测反馈控制混沌的方法,用此方法可将混沌Lorenz，Chua电路系统控制到指定的平衡点和希望的周期轨道上，理论分析和数值计算表明该方法具有极强的鲁棒性. 关键词： 混沌 采样数据 Lorenz系统 预测反馈 Chua电路系统     

脉冲电压微分反馈法控制buck功率变换器中的混沌

通过3种典型的开关逻辑图分析了降压buck变换器中混沌产生的机理，指出开关S导通时，电 容充电过快是电路系统中混沌产生的主要原因.在此基础上提出了利用输出电压的脉冲微分 反馈对这类电路系统中的混沌进行控制的方法.理论分析、数值计算和电路仿真证实了该方 法的正确性和有效性. 关键词： 混沌 混沌控制 脉冲电压微分反馈 buck变换器     

半导体激光器混沌光电延时负反馈控制方法研究

提出半导体激光器混沌光电延时反馈控制方法.通过附加一个光电延时电路控制系统,建立了三个有光电延时反馈条件下的注入激光混沌控制物理模型.进行了有控制时的最大Lyapunov指数分析.数字仿真发现,当调节延时时间和反馈光电流时,能控制激光混沌到3周期态、5周期态等;当周期键控光电流时,能控制激光混沌到8周期态、9周期态等;最后,通过组合应用光电延时反馈控制电路系统与附加周期调制驱动电流时,能有效地控制激光混沌到单周期态以及其他周期态. 关键词： 混沌 控制 激光器 光电转换     

谷值V~2控制Boost变换器的精确建模与动力学分析

建立了谷值V2控制Boost变换器的离散迭代映射模型,在此基础上得到了输入电压、输出电容及其等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)变化时的分岔图,推导了不动点处的雅可比矩阵,利用特征值和最大Lyapunov指数对系统进行了稳定性分析,并验证了分岔图的正确性.重点研究了输入电压和输出电容及其ESR对谷值V2控制Boost变换器的动力学特性的影响.研究结果表明,输入电压增大时,变换器从周期1态经历1次倍周期分岔和边界碰撞分岔进入混沌状态;输出电容及其ESR具有相同的分岔路由,随着输出电容及其ESR的逐渐减小,变换器具有从周期1态经历周期2态、周期4态、周期8态、逐渐演变到混沌态的动力学行为.最后,用仿真和实验结果验证了本文理论分析的正确性.     

电阻电容分路的约瑟夫森结中阵发性混沌及混沌控制的计算机模拟

通过计算机模拟研究了电阻电容分路的约瑟夫森结中的混沌行为,给出了结电压随阻尼参数及偏置直流电流变化的分岔图,从而展示了混沌产生的方式及混沌出现的参数区间,并基于弱周期扰动理论提出了控制RCSJJ中混沌的方案,模拟结果证明了该方案的有效性.     

电压模式BUCK变换器输出延迟反馈混沌控制

将输出时间延迟反馈控制(TDFC)引入到电压模式BUCK变换器控制中，实现了对原系统的混沌控制.利用谐波平衡法，基于频域量化分析，确定出延迟时间和反馈增益的调节范围.同时在延迟时间比开关周期小得多的情况下，将TDFC等效为一类简单的无源反馈控制，二者仿真控制结果基本一致.最后搭建该无源反馈控制电压模式BUCK变换器实验电路，验证了所提控制方式可以快速实现系统混沌态到单周期态的过渡，而且电压和电流纹波得到减小.     

基于Coulomb摩擦效应的一类非线性相对转动系统的混沌研究

研究一类非线性相对转动系统在负载Coulomb摩擦效应下的混沌运动行为. 根据Lagrange方程建立一类含非线性负载Coulomb摩擦阻尼的两个质量相对转动系统的动力学方程. 利用Cardano公式讨论自治系统的特征值, 在此基础上, 应用待定系数法给出系统同宿轨道的存在性, 并借助Silnikov定理研究了系统的混沌行为. 最后数值模拟了给定参数下系统的混沌运动, 并给出在Coulomb摩擦阻尼变化下系统由周期、倍周期通向混沌的途径, 验证了理论分析的正确性.     

一类五阶超混沌电路系统的加速追踪控制与投影同步

设计了一种统一形式的非线性状态反馈控制器,实现了一类五阶超混沌电路系统的状态变量与任意给定参考信号的追踪广义投影同步.通过取不同的比例因子和加速因子,可以快速获得与超混沌系统和多个不同维混沌系统之间的异结构广义投影同步、周期信号的广义投影同步,以及将五阶超混沌系统快速控制到周期态和期望的平衡点.数值仿真进一步表明了该方法的有效性. 关键词： 超混沌电路 追踪控制 广义投影同步 加速因子     

电感电流伪连续导电模式下Buck变换器的动力学建模与分析

以电感电流伪连续导电模式(pseudo-continuous conduction mode, PCCM)下Buck变换器为例, 通过对开关变换器的开关模态的完整描述, 建立了PCCM Buck变换器的精确离散时间模型. 基于该模型, 研究了PCCM Buck变换器在负载电阻、电感等效串联电阻、电感、电容、参考电流和输入电压等电路参数变化时的分岔行为, 并揭示了变换器存在的次谐波振荡、倍周期分岔和混沌等复杂动力学行为. 基于分段光滑开关模型的数值仿真, 得到变换器在不同负载电阻下的时域波形图和相轨图, 验证了离散时间模型的正确性. 理论分析和仿真结果表明: PCCM Buck变换器更适合工作在轻载条件, 加大负载会导致变换器工作状态的失稳以及工作模式的转移; 电感的等效串联电阻对变换器稳定性具有一定程度的影响, 且等效串联电阻越大, 变换器越稳定. 研究结果对于设计与控制PCCM Buck变换器具有重要意义.     

电流源负载峰值电流控制buck变换器的复杂次谐波振荡现象

电流源负载峰值电流控制buck变换器具有次谐波振荡快慢复杂现象.本文建立了它的分段光滑开关模型及离散迭代映射模型.根据离散迭代映射模型,通过数值仿真研究了电路参数对buck变换器的非线性动力学行为的影响,发现了具有快慢效应次谐波振荡吸引域的分岔图和呈现双环带状的庞加莱映射.根据分段光滑开关模型,采用龙格-库塔算法,仿真研究了buck变换器的时域波形和相轨图,研究结果表明:电感电流存在由次谐波振荡与降频次谐波振荡组成的n型次谐波振荡现象;输出电压存在快标与慢标结合的正弦次谐波振荡现象.实验结果验证了文中的分 关键词： 开关DC-DC变换器 迭代映射 电流源负载 次谐波振荡     

基于双缘调制的数字电压型控制Buck变换器离散迭代映射建模与动力学分析

建立了双缘调制数字电压型控制Buck变换器的离散迭代映射模型. 在该模型的基础上, 详细研究了双缘调制数字电压型控制Buck变换器的非线性动力学行为. 以输入电压、负载电阻等电路参数作为分岔参数, 绘制了输出电压和电感电流的分岔图, 并通过分岔图的分析发现了两种相似却又不同的Hopf分岔现象. 采用庞加莱截面、时域仿真波形和相轨图, 对比分析了两种不同的Hopf分岔和低频振荡现象, 并引入离散迭代映射模型的雅克比矩阵的特征值分析方法, 从理论上证明了两种Hopf分岔的存在性和差异性. 首次观察到基于双缘调制的数字电压型控制Buck变换器出现了奇数倍周期分岔现象, 并通过时域仿真波形和相轨图验证了该现象的真实性. 为更加接近实际电路, 考虑电容和电感的等效串联电阻, 使用Psim进行仿真, 其结果与理论仿真结果基本一致, 验证了理论仿真的正确性.     

脉冲序列控制电流断续模式Buck变换器的动力学建模与边界碰撞分岔

通过建立一个开关周期内输出电容电荷变化量对应的输出电压变化量, 建立了工作于电感电流断续模式(discontinuous conduction mode, DCM)的脉冲序列(pulse train, PT)控制Buck变换器的近似离散时间模型, 研究了负载电阻及输入电压变化时PT控制DCM Buck变换器的边界碰撞分岔行为. 通过构造相应的迭代映射曲线, 分别分析了不同负载电阻时PT控制DCM Buck变换器的周期1、周期2和周期3运行轨迹的不动点稳定性, 揭示了PT控制DCM Buck变换器在不同周期态时的边界碰撞分岔的形成机理. 研究结果表明, 随参数变化, PT控制DCM Buck变换器始终运行在不同的周期态, 各周期态的切换由边界碰撞分岔引起, 李雅谱诺夫指数始终小于零. 利用PSIM电路仿真软件, 给出了不同负载电阻时的时域波形和相轨图. 实验结果验证了理论分析和仿真结果的正确性, 同时说明了本文动力学建模的可行性.     

Non-Smooth Bifurcation and Chaos in a DC-DC Buck Converter

A direct-current-direct-current （DC-DC） buck converter with integrated load current feedback is studied with three kinds of Poincaré maps. The external corner-collision bifurcation occurs when the crossing number per period varies, and the internal corner-collision bifurcations occur along with period-doubling and period-tripling bifurcations in this model. The multi-band chaos roots in external corner-collision bifurcation and often grows into 1-band chaos. A new kind of chaotic sliding orbits, which is more complex for non-smooth systems, is also found in this model.     

Dynamics and stabilization of peak current-mode controlled buck converter with constant current load

The discrete iterative map model of peak current-mode controlled buck converter with constant current load(CCL),containing the output voltage feedback and ramp compensation, is established in this paper. Based on this model the complex dynamics of this converter is investigated by analyzing bifurcation diagrams and the Lyapunov exponent spectrum. The effects of ramp compensation and output voltage feedback on the stability of the converter are investigated. Experimental results verify the simulation and theoretical analysis. The stability boundary and chaos boundary are obtained under the theoretical conditions of period-doubling bifurcation and border collision. It is found that there are four operation regions in the peak current-mode controlled buck converter with CCL due to period-doubling bifurcation and border-collision bifurcation. Research results indicate that ramp compensation can extend the stable operation range and transfer the operating mode, and output voltage feedback can eventually eliminate the coexisting fast-slow scale instability.     

Existence of horseshoe maps in voltage-mode controlled buck converters

In this paper, chaos in a voltage-mode controlled buck converter is studied. The existence of chaos is proven theoretically in this system. The proof consists of showing that the dynamics of the system is semiconjugate to that of a one-sided shift map, which implies positive entropy of the system and hence chaotic behaviour. The essential tool is the horseshoe hypotheses proposed by Kennedy and Yorke, which will be reviewed prior to the discussion of the main finding.     

Dynamical analysis and experimental verification of valley current controlled buck converter

The dynamical behaviours of valley current controlled buck converter are studied by establishing its corresponding discrete iterative map model in this paper. Time-domain waveforms and phase portraits of valley current controlled buck converter are obtained by Runge--Kutta algorithm through a piecewise smooth switching model. The research results indicate that the valley current controlled buck converter exhibits rich nonlinear phenomena, and it has routes to chaos through period-doubling bifurcation and border-collision bifurcation in a wide parameter range. Interesting inverse nonlinear behaviours compared with peak current controlled buck converter are observed in the valley current controlled buck converter. Analysis and simulation results are verified by experimental results.     

V2控制Buck变换器等效建模与分岔分析

通过对V²控制Buck变换器电路进行降阶处理, 利用不同工作模式, 推导了两个边界电压, 建立了V²控制Buck变换器的等效一阶同步映射迭代模型, 研究了它的非线性分岔行为. 通过稳定性和工作模式分析, 推导了V²控制Buck变换器从稳定的周期1工作状态到次谐波振 荡状态转移以及从电感电流不连续导电模式 (DCM) 到连续导电模式 (CCM) 转移的条件. 研究结果表明, 当电路参数变化时, V²控制Buck 变换器发生了倍周期分岔和边界碰撞分岔, 不同的参数变化有着不同的分岔路由. 搭建了仿真和实验电路, 仿真和实验结果验证了等效迭代模型的有效性和理论分析的正确性. 关键词： 2控制')" href="#">V²控制 迭代模型 分岔 工作模式     

Pole placement method of controlling chaos in DC--DC buck converters

Based on the mechanism for the generation of chaos in a buck converter, a pole placement method is proposed and applied to controlling the chaos in a circuit. The control circuit is designed and tested. Numerical calculation and circuit implementation demonstrate the validity of this chaos control method.