复杂时间序列的多尺度分析

为纪念郑哲敏先生仙逝一周年, 作者回忆在读研期间先生对自己的教诲, 介绍先生和自己在非线性科学领域的一些工作, 及后来这些工作如何被拓展并演变成一些非线性问题通用的分析方法. 具体的方法包括混沌时间序列分析的相空间最优重构, 混沌的直接动力学判据, 基于依赖于尺度的李雅普诺夫指数(SDLE)的多尺度分析及自适应分形分析. 特别, SDLE可以非常好地刻画已知的所有类的时间序列模型, 因此, 可以统一已知的各种复杂性的度量. 自适应分形分析基于自适应滤波, 能非常好地决定趋势, 包括各种震荡模式和回归分析的非线性回归曲线, 也能非常好地去噪, 并把时间序列分解成各种内在固有模式. 这些方法已被广泛用于自然科学、工程技术和社会科学的诸多领域. 它们特别适用于各领域(包括运维)的故障诊断, 生物医学数据的分析及不确定性的度量. 郑先生从不囿于他自己熟悉的领域, 而是随着时代发展不断拓展新的领域. 身处百年未遇之大变局时期, 我们必须发扬光大先生的这种求真务实和开拓进取的精神.      

双稳态压电俘能器的簇发振荡与俘能效率分析

本文从理论上分析了双稳态压电俘能器在高频激励下的动力学行为和低频激励下的簇发振荡, 旨在为系统找到多条高能轨道从而提高俘能效率. 首先, 介绍了双稳态压电俘能器的结构以及一般模型. 与工程上研究俘能器的目的不同, 本文主要从动力学方面分析了俘能器的运动, 电压输出与效率, 包括高频激励下系统的低能阱内周期运动、阱间混沌运动等, 并说明了单个低频激励下双稳态压电俘能器会在阱间高能轨道上发生簇发振荡, 但在阱内低能轨道上只做周期运动. 同时, 结合振幅以及势阱深度等因素对簇发振荡的存在性和强度进行分析. 为了说明高能轨道与低能轨道对系统俘能效率的影响, 讨论了不同的等效阻尼、负载电阻下俘能器输出电压的变化, 找到了最优匹配. 最后, 对于多个低频外激励的情况, 从不同的轨道组合模式上得到了双高能簇发振荡模式输出的电压最大, 其次是单高能簇发振荡与单低能周期振荡的组合模式, 输出电压最低的是双低能周期振荡模式. 并与单个外激励进行对比, 表现了多个激励的良好性能.      

Generalized spatiotemporal chaos synchronization of the Ginzburg-Landau equation

In this paper, the generalized synchronization of two unidirectionally coupled Ginzburg-Landau equations is studied theoretically. It is demonstrated that the drive-response system has bounded attraction domain and compact attractors. It is derived that the correction equation has asymptotically stable zero solutions under certain conditions and that the sufficient conditions for smooth generalized synchronization and Hölder continuous generalized synchronization exist in the coupling system. Numerical result analysis shows the correctness of theory.     

A new kind of nonlinear fractional-order chaotic phenomenon in coupled systems： coexistence of anti-phase and complete synchronization

In this paper, we have found a kind of interesting nonlinear phenomenon hybrid synchronization in linearly coupled fractional-order chaotic systems. This new synchronization mechanism, i.e., part of state variables are anti- phase synchronized and part completely synchronized, can be achieved using a single linear controller with only one drive variable. Based on the stability theory of the fractional-order system, we investigated the possible existence of this new synchronization mechanism. Moreover, a helpful theorem, serving as a determinant for the gain of the controller, is also presented. Solutions of coupled systems are obtained numerically by an improved Adams Bashforth-Moulton algorithm. To support our theoretical analysis, simulation results are given.     

基于相空间重构技术的金融系统混沌识别

借助工程技术领域内识别非线性系统混沌现象的相空间重构技术研究了金融混沌的识别问题.以我国金融系统历经本轮全球金融危机这个金融史上影响最为严重的金融混沌为研究对象;研究发现:在全球金融危机的冲击下,我国金融系统在运行过程中发生了确定性的失稳,出现了金融混沌现象.从而为进一步防范与控制金融混沌奠定基础.     

基于混沌粒子群算法的Tikhonov正则化参数选取

Tikhonov正则化方法是求解不适定问题最为有效的方法之一,而正则化参数的最优选取是其关键.本文将混沌粒子群优化算法与Tikhonov正则化方法相结合,基于Morozov偏差原理设计粒子群的适应度函数,利用混沌粒子群优化算法的优点,为正则化参数的选取提供了一条有效的途径.数值实验结果表明,本文方法能有效地处理不适定问题,是一种实用有效的方法.     

短时交通流混沌预测模型的比较研究

短时交通流预测是实现交通流诱导的关键技术之一.针对目前短时交通混沌预测模型预测结果差异较大的问题,归纳了4种基于混沌理论的短时交通流预测模型:RBF神经网络模型、最大Lyapunov指数模型、局域线性模型和Volterra滤波器自适应预测模型,并对这4种预测模型进行了比较研究.应用4种预测模型对几个典型的非线性系统进行预测,验证了算法的准确性.然后用这4种预测模型对微观实测交通流的时间序列进行实证分析.仿真结果表明,4种预测模型对典型混沌时间序列具有很好的预测效果;而对实测交通流预测,其预测精度和稳定性较差,但可以满足实时交通流预测的需要.     

基波平衡原理在多端口网络的应用

对于网络仅含一个压控非线性元件,用基波平衡原理由输入导纳G=0,B=0求振荡频率ω和基波振幅Um.如果有合理的(ω,Um)∈R2,则网络存在有周期振荡或混沌振荡.对于网络含有两个压控的非线性元件,可以用埃米特式计算进入双口网络的实功P和虚功Q,由输入功率P=0,Q=0求振荡频率ω和基波振幅Um.如果存在有一组合理的(ω,Um) ∈R2,则网络存在有周期振荡.如果存在有多于两组合理的(ω,Um) ∈R2,则网络存在有混沌振荡.     

金融系统数学模型的机理分析与控制

基于金融系统数学模型的基本知识,讨论了模型的稳定性、耗散性等,同时进行机理分析;通过对参数和初值的取值,讨论了模型的线性、加速、双周期函数的反馈控制.数值模拟证实其有效性.