谐和激励与有界噪声作用下具有同宿和异宿轨道的Duffing振子的混沌运动

研究了具有同宿轨道、异宿轨道的双势阱Duffing振子在谐和激励与有界噪声摄动下的混沌运动.基于同宿分叉和异宿分叉，由Melnikov理论推导了系统出现混沌运动的必要条件及出现分形边界的充分条件.结果表明：当Wiener过程的强度参数大于某一临界值时，噪声增大了诱发混沌运动的有界噪声的临界幅值，相应地缩小了参数空间的混沌域，且产生混沌运动的临界幅值随着噪声强度的增大而增大.同时数值计算了最大Lyapunov指数，由最大Lyapunov指数为零从另一角度得到了系统出现混沌运动的有界噪声的临界幅值，发现在Wi 关键词： 混沌 同宿和异宿分叉 随机Melnikov方法 最大Lyapunov指数     

有界噪声与谐和激励联合作用下Duffing-Rayleigh振子的Melnikov混沌

研究了有界噪声与谐和激励作用下的Duffing-Rayleigh振子的动力学行为.首先运用随机Melnikov过程方法得到系统出现混沌的条件,结果表明随着非线性阻尼参数的增加系统会从混沌运动到周期运动,随着Wiener过程强度参数的增加,系统由混沌进入周期的临界幅值会先递增后不变.最后,用两类数值方法即最大Lyapunov指数与Poincare截面验证了上述结果. 关键词： 有界噪声 随机Melnikov过程 混沌运动 周期运动     

有界噪声和谐和激励联合作用下一类非线性系统的混沌研究

研究一类有界噪声和谐和激励联合作用下的非线性系统，首先用多尺度方法将该系统约化，针对约化后的平均系统，利用随机Melnikov过程方法结合均方值准则导出随机系统可能产生混沌运动的临界条件，结果表明在一定的参数范围内，随着Weiner过程强度参数值的增大，混沌的临界激励幅值先递减继而递增. 同时，用两类数值方法即最大Lyapunov指数法和Poincare截面法验证了解析结果. 关键词： 有界噪声 多尺度 随机Melnikov过程 混沌     

最近邻耦合网络的时空混沌同步研究

本文进行了最近邻网络的时空混沌同步研究.以时空混沌系统作为网络的节点,基于Lyapunov稳定性定理,通过确定网络的最大Lyapunov指数,得到了实现网络完全同步的条件.采用Fisher-Kolmogorov时空混沌系统作为网络节点实例进行了仿真模拟,获得了理想的同步效果.进一步研究了有界噪声影响下网络的同步性能,结果显示它具有较强的抗干扰能力.     

非周期力在混沌控制中的双重功效

探讨了非周期力（有界噪声或混沌驱动力）在非线性动力系统混沌控制中的影响.以一类典型的含有五次非线性项的Duffing-van der Pol系统为范例,通过对系统的轨道、最大Lyapunov指数、功率谱幅值及Poincar截面的分析,发现适当幅值的有界噪声或混沌信号,一方面可以消除系统对初始条件的敏感依赖性,抑制系统的混沌行为,将系统的混沌吸引子转化为奇怪非混沌吸引子;另一方面也可以诱导系统的混沌行为,将系统的周期吸引子转化为混沌吸引子.从而揭示了非周期力在混沌控制中的双重功效：抑制混沌和诱导混沌. 关键词： 混沌控制 有界噪声 混沌驱动力     

随机噪声对经验模态分解非线性信号的影响

采用Monte-Carlo随机模拟方法来研究外部噪声对经验模态分解非线性信号的影响.结果表明:噪声对低阶特征模态函数(IMF)影响较为明显,对高阶IMF影响较小;白噪声强度系数越大,分解出的IMF纯噪声分量阶数越多;用含噪声信号减去经验模态分解后的主要IMF噪声分量,可较为明显地削弱噪声的影响;含噪声响应的最大Lyapunov指数比不含噪声响应的最大Lyapunov指数小     

变参级联混沌系统中的潜在风险

Lyapunov指数是系统是否进入混沌态的判据之一,其大小描述了系统混沌态的发达程度.为了研究级联混沌系统Lyapunov指数的特性,揭示级联混沌系统中子系统之间的扰动机理,首先从伪噪声扰动的角度,建立了子系统间的扰动模型,研究了有、无外噪声影响的Lyapunov指数差异,指出子系统之间的扰动可视为伪噪声对其的影响;然后,在理论上证明了级联系统的Lyapunov指数等于有前级扰动时的各个子系统的Lyapunov指数的代数和,而不等于各个(独立)子系统的Lyapunov指数的代数和.并以Logistic映射为例,设计了9种级联验证方案.研究中发现了一些新的特性和现象:级联系统Lyapunov指数存在着随级次增加反而减小的"过犹不及"和"失之毫厘,差之千里"的现象;即使各个(独立)子系统均是混沌的,其级联后的系统也有不是混沌的情况;反之,即使各个(独立)子系统均不是混沌的,其级联后的系统也有混沌的情况;而且,级联后的系统是否是混沌的,与其构成级联系统的子系统的序有关.最后,指出了级联级次对级联系统存在着利、弊两种影响,由此揭示了变参级联混沌系统存在的潜在风险.研究结果为系统安全性、密钥(混乱度)质量的科学评价提供了重要的理论依据.     

随机Bonhoeffer-Van der Pol系统的随机混沌控制

讨论了具有有界随机参数的随机Bonhoeffer-Van der Pol系统的随机混沌现象，并利用噪声对其进行控制.首先运用Chebyshev多项式逼近的方法，将随机Bonhoeffer-Van der Pol系统转化为等价的确定性系统，使原系统的随机混沌控制问题转换为等价的确定性系统的确定性混沌控制问题，继而可用Lyapunov指数指标来研究等价确定性系统的确定性混沌现象和控制问题.数值结果表明，随机Bonhoeffer-Van der Pol系统的随机混沌现象与相应的确定性Bonhoeffer-Van der Pol系统极为相似.利用噪声控制法可将混沌控制到周期轨道，但是在随机参数及其强度的影响下也呈现出一些特点.     

关联噪声驱动的非对称双稳系统的随机共振

运用统一色噪声近似理论和两态模型理论，研究了周期矩形信号和关联的乘性色噪声和加性白噪声驱动的非对称双稳系统的随机共振现象，得到了适合信号任意幅值的信噪比表达式.信噪比是乘性噪声强度、加性噪声强度、乘性噪声自关联时间、噪声耦合强度的非单调函数，所以该双稳系统中出现了随机共振.同时，调节加性噪声强度比调节乘性噪声强度更容易产生随机共振.势阱静态非对称性和噪声之间的耦合强度对信噪比的影响是不同的. 关键词： 非对称双稳系统 随机共振 信噪比 周期矩形信号     

一类参数不确定混沌系统的延迟同步

针对一类混沌系统，研究了参数未知的混沌系统的延迟同步.基于Lyapunov稳定性定理，给出了延迟同步控制器和参数自适应律的解析表达式.该方法简单、适用范围广.以新混沌系统为例，数值模拟说明了该方法的有效性和可行性.通过研究有界噪声作用下该系统的控制效果，表明了该方法具有较强的鲁棒性和抗干扰能力. 关键词： 延迟同步 Lyapunov稳定性定理 新混沌系统 有界噪声     

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     

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     

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.     

Complex dynamics analysis of impulsively coupled Duffing oscillators with ring structure

Impulsively coupled systems are high-dimensional non-smooth systems that can exhibit rich and complex dynamics.This paper studies the complex dynamics of a non-smooth system which is unidirectionally impulsively coupled by three Duffing oscillators in a ring structure.By constructing a proper Poincare map of the non-smooth system,an analytical expression of the Jacobian matrix of Poincare map is given.Two-parameter Hopf bifurcation sets are obtained by combining the shooting method and the Runge-Kutta method.When the period is fixed and the coupling strength changes,the system undergoes stable,periodic,quasi-periodic,and hyper-chaotic solutions,etc.Floquet theory is used to study the stability of the periodic solutions of the system and their bifurcations.     

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.     

Some new advance on the research of stochastic non-smooth systems

Due to the extensive applicability in real life, the non-smooth system with random factors attracted much attention in past two decades. A lot of methods and techniques have been proposed to research these systems by scholars. In this paper, we will summarize some new research advance on the stochastic non-smooth systems. The existing results about the stochastic vibro-impact system, the stochastic friction system, and the stochastic hysteretic system are introduced respectively. Some conclusions and outlook are given at the end.     

A comparative study of the harmonic balance method and the orthogonal collocation method on stiff nonlinear systems

The high-order purely frequency-based harmonic balance method (HBM) presented by Cochelin and Vergez (2009) [1] and extended by Karkar et al. (2013) [2] now allows to follow the periodic solutions of regularized non-smooth systems (stiff systems). This paper compares its convergence property to a reference method in applied mathematics: orthogonal collocation with piecewise polynomials. A first test is conducted on a nonlinear smooth 2 degree-of-freedom spring mass system, showing better convergence of the HBM. The second test is conducted on a one degree-of-freedom vibro-impact system with a very stiff regularization of the impact law. The HBM continuation of the nonlinear mode was found to be very robust, even with a very large number of harmonics. Surprisingly, the HBM was found to have a better convergence than the collocation method for this vibro-impact system.     

具有多分界面的非线性电路中的非光滑分岔

本文分析了具有多分界面的非线性电路在不同时间尺度下的快慢动力学行为. 在一定的参数条件下,系统的周期解为簇发解,表现出明显的快慢效应. 根据状态变量变化的快慢,把全系统划分为快子系统和慢子系统两组. 根据快慢分析法将慢变量看作快子系统的控制参数,分析了快子系统的平衡点在向量场不同区域内的稳定性. 非光滑系统的分岔与向量场的分界面密切相关,对于具有快慢效应的两时间尺度非光滑系统,快子系统的分岔则取决于分界面两侧平衡点的性质. 通过在临界面引入广义Jacobi矩阵,讨论了快子系统非光滑分岔的类型,即多次穿越分 关键词： 非线性电路 多分界面 非光滑分岔 快慢效应     

Effects of pre-placed coating thickness on thermal fatigue resistance of cast iron with biomimetic non-smooth surface treated by laser alloying

In order to enhance the thermal fatigue resistance of gray cast iron with biomimetic non-smooth surface further, studies on laser alloying of Cr powder with different pre-placed coating thickness were performed to change both the composition and the microstructure of non-smooth unit. Additionally, the optimization of coating thickness was done based on the content of Cr in alloyed zone and the thermal fatigue behaviors of non-smooth samples. The results indicated that there was a critical coating thickness which corresponded to the increase of Cr content in alloyed zone under a definitive laser processing conditions, and the critical thickness was 0.3 mm in this paper. Any coating thicker than 0.3 mm would lead to the waste of alloying powder. The thermal fatigue resistance of non-smooth samples was better than that of smooth sample. In addition among all the non-smooth samples, the sample which was treated by the laser alloying of Cr had superior resistance to thermal fatigue compared with laser melting treated samples. And the thermal fatigue resistance increased with increasing of Cr content in alloyed zone which was caused by pre-placed coating thickening.     

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