谐和与噪声联合作用下Duffing振子的安全盆分叉与混沌

研究了软弹簧Duffing振子在确定性谐和外力和有界随机噪声联合作用下，系统安全盆的侵蚀和混沌现象.推导出系统的随机Melnikov过程，根据Melnikov过程在均方意义上出现简单零点的条件给出了系统出现混沌的临界值，然后用数值模拟方法计算了系统的安全盆分叉点.结果表明，由于随机扰动的影响，系统的安全盆分叉点发生了偏移，并且使得混沌容易发生. 关键词： Duffing振子 安全盆 分叉 混沌     

一类含三势阱Mathieu-Duffing振子的相对转动系统的分岔和混沌

建立了一类具有三势阱Mathieu-Duffing振子的两质量相对转动系统的非线性动力学方程.应用多尺度法和奇异性理论分析该系统在非自治情况下的余维3分岔特性.利用Melnikov方法获得系统在Smale马蹄意义下混沌的阈值.最后通过数值仿真,研究了系统的混沌行为和安全盆分岔,得到安全盆被侵蚀的过程与系统通向混沌的过程之间密切联系.     

有界随机噪声激励下软弹簧Duffing振子的安全盆分叉

研究了软弹簧Duffing振子在有界随机噪声激励下，系统安全盆的侵蚀现象，并提出了随机安全盆分叉的概念. 计算表明，由于随机扰动的影响，系统的随机安全盆分叉点发生了偏移. 关键词： Duffing振子 有界随机噪声 安全盆 分叉     

一类含Mathieu-Duffing振子的相对转动系统的分岔和混沌

建立了一类具有Mathieu-Duffing振子的两质量相对转动系统的非线性动力学方程. 应用多尺度法求解该系统发生主共振-基本参数共振的分岔响应方程,并通过奇异性分析得到系统稳态响应的转迁集. 利用Melnikov方法讨论系统在外激扰动和参激扰动变化下的全局分岔和系统进入混沌状态的可能途径,得到外激和参激幅值变化下系统可能出现多次通向混沌的道路,获得系统发生混沌的必要条件. 最后采用数值方法验证了理论研究的有效性. 关键词： 相对转动 Mathieu-Duffing振子 混沌 Melnikov方法     

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     

待定固有频率法在分析系统混沌临界值问题中的应用

利用规范形理论与待定固有频率寻求改善Melnikov函数分析非线性振动系统混沌阈值的简单方法,着重讨论参数与周期激励联合作用下具有主参数共振的三阱势能系统,建立了其Melnikov函数积分式.引入由待定固有频率形成的时间尺度变换,从同宿及异宿分岔两个角度获取系统的混沌临界值,使得非线性扰动量对于基频的影响有效地体现于Melnikov函数表达式中,进而结合相应的分析过程提高所得结果的计算精度.作为算例,对解析解与数值积分结果进行了对比,以验证提出方法的有效性与可行性. 关键词： 规范形 Melnikov方法 混沌 同宿分岔     

时滞位置反馈对一类非线性相对转动系统混沌运动和安全盆侵蚀的控制

本文以一类典型的相对转动振动系统为研究对象,研究激励引起的系统混沌运动和安全域侵蚀,并对系统施加时滞位置反馈来抑制这两类复杂动力学行为.首先,利用Melnikov函数法获得相对转动系统的混沌运动及安全盆侵蚀的激励振幅阈值;其次,通过讨论时滞反馈系统的Hopf分岔条件获得适用于Melnikov函数法的控制参数取值范围,进而利用Melnikov函数法获得时滞受控系统的全局分岔必要条件;最后,利用四阶Rung-Kutta法和点映射法数值模拟了时滞受控系统动力学行为随参数的演变,从而验证解析结果的有效性.研究发现:在正的增益系数和较短的时滞量下,时滞位置反馈能够有效抑制相对转动系统的混沌运动和安全盆侵蚀现象.     

一类相对转动非线性动力系统的混沌运动

研究一类具有同宿轨道、异宿轨道的相对转动非线性动力系统的混沌运动. 建立具有非线性刚度、非线性阻尼和外扰激励作用的一类两质量相对转动非线性动力系统的动力学方程. 利用Melnikov方法讨论了系统的全局分岔和系统进入混沌状态的可能途径,给出了系统发生混沌的必要条件,并利用最大Lyapunov指数图,分岔图,Poincare截面图和相轨迹图进一步分析了系统的混沌行为. 关键词： 相对转动 非线性动力系统 混沌 Melnikov方法     

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     

一类非线性相对转动系统的组合共振分岔与混沌

研究一类具有异宿轨道的非线性相对转动系统的分岔与混沌运动. 应用耗散系统的拉格朗日方程建立一类组合谐波激励作用下非线性相对转动系统的动力学方程. 利用多尺度法求解相对转动系统发生组合共振时满足的分岔响应方程并进行奇异性分析, 得到了系统稳态响应的转迁集. 根据相对转动系统异宿轨道参数方程, 求解了异宿轨道的Melnikov函数, 并给出了系统发生Smale马蹄变换意义下混沌的临界条件. 最后采用数值方法, 通过分岔图, 最大Lyapunov指数图, 相轨迹图和庞加莱截面图研究系统参数对混沌运动的影响.     

Noise-induced chaos in the electrostatically actuated MEMS resonators

In this Letter, nonlinear dynamic and chaotic behaviors of electrostatically actuated MEMS resonators subjected to random disturbance are investigated analytically and numerically. A reduced-order model, which includes nonlinear geometric and electrostatic effects as well as random disturbance, for the resonator is developed. The necessary conditions for the rising of chaos in the stochastic system are obtained using random Melnikov approach. The results indicate that very rich random quasi-periodic and chaotic motions occur in the resonator system. The threshold of bounded noise amplitude for the onset of chaos in the resonator system increases as the noise intensity increases.     

Chaotic motion of Van der Pol–Mathieu–Duffing system under bounded noise parametric excitation

The chaotic behavior of Van der Pol–Mathieu–Duffing oscillator under bounded noise is investigated. By using random Melnikov technique, a mean square criterion is used to detect the necessary conditions for chaotic motion of this stochastic system. The results show that the threshold of bounded noise amplitude for the onset of chaos in this system increases as the intensity of the noise in frequency increases, which is further verified by the maximal Lyapunov exponents of the system. The effect of bounded noise on Poincaré map is also investigated, in addition the numerical simulation of the maximal Lyapunov exponents.     

Homoclinic and heteroclinic chaos in nonlinear systems driven by trichotomous noise

The homoclinic and heteroclinic chaos in nonlinear systems subjected to trichotomous noise excitation are studied.The Duffing system and the Josephson-junction system are taken for example to calculate the corresponding amplitude thresholds for the onset of chaos on the basis of the stochastic Melnikov process with the mean-square criterion. It is shown that the amplitude threshold for the onset of chaos can be adjusted by changing the internal parameters of trichotomous noise, thereby inducing or suppressing chaotic behaviors in the two systems driven by trichotomous noise. The effects of trichotomous noise on the systems are verified by vanishing the mean largest Lyapunov exponent and demonstrated by phase diagrams and time histories.     

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     

Duffing系统随机相位抑制混沌与随机共振并存现象的机理研究

针对随机相位作用的Duffing混沌系统, 研究了随机相位强度变化时系统混沌动力学的演化行为及伴随的随机共振现象. 结合Lyapunov指数、庞加莱截面、相图、时间历程图、功率谱等工具, 发现当噪声强度增大时, 系统存在从混沌状态转化为有序状态的过程, 即存在噪声抑制混沌的现象, 且在这一过程中, 系统亦存在随机共振现象, 而且随机共振曲线上最优的噪声强度恰为噪声抑制混沌的参数临界点. 通过含随机相位周期力的平均效应分析并结合系统的分岔图, 探讨了噪声对混沌运动演化的作用机理, 解释了在此过程中随机共振的形成机理, 论证了噪声抑制混沌与随机共振的相互关系.     

射频驱动具有平方阻尼项的Josephson结混沌起始阈值的研究

本文将运用Melnikov方法求得的射频驱动、具有平方阻尼项的Josephson结参数空间中混沌起始阈值与数值计算结果进行对照。研究表明,Melnikov方法所预测的混沌区域仅占据很窄的射频幅值范围,且是位相锁定的混沌态,而实验观测的混沌位于较大的射频幅值,为非位相锁定的混沌。