非线性反馈控制强流加速器中的束晕—混沌现象

 基于Poincare-Lyapunov定理, 应用定性分析,提出用非线性反馈法实现对束晕-混沌的控制。矩阵传输理论研究已发现：质子束的空间电荷效应导致质子束径向发散及束晕现象。因此, 构造一类正弦等形式的非线性反馈函数去抵消质子束空间电荷非线性效应。PIC数值模拟结果证实该方法的可行性,为实验提供一定理论依据。     

小波函数反馈法实现对强流束晕混沌的有效控制

提出小波函数反馈控制法,分别实现了在四种不同的初始质子分布情形下对强流质子束的束晕混沌的有效控制.控制后束晕强度因子变为零,束均方根半径、束横向动量平方和的平均值和相对平均发射度比控制前都减少至1/2—1/3.结果表明该方法十分有效,具有应用前景 关键词： 小波函数反馈法 束晕混沌 强流质子束     

强流束晕-混沌的外部磁场自适应控制

 研究了强流质子束在周期聚焦磁场通道中束晕 混沌的外部磁场自适应控制方法,给出了磁场控制方程。将该方法应用在多粒子模型中,实现了对4种不同初始分布质子束的束晕 混沌的有效控制,得到了消除束晕及其再生现象的理想结果。在强流加速器系统中,由于外部磁场是可测和可调的物理量,因此该控制方法有利于实验研究,可为强流质子加速器中周期聚焦磁场的设计和实验提供参考。     

束晕-混沌的神经网络自适应控制

 理论分析了强流离子束在周期磁场聚焦通道中传输时产生的束晕 混沌动力学行为,给出了近似反映实际聚焦磁场的余弦函数形式。然后利用神经网络方法对非线性复杂系统控制的优越性,提出前馈反传神经网络方法对强流离子束中束晕 混沌进行自适应控制。通过适当选择的神经网络控制结构和线性反馈系数以及自适应调整神经网络的权系数,可将强流离子束的包络半径达到束匹配半径的控制目标,且束包络的抖动大小明显减少,束晕 混沌现象得到了明显的抑制。     

强流加速器中束晕-混沌的延迟反馈控制

简要分析了延迟反馈法运用于束晕混沌控制的理论可行性并实现了5种不同的初始质子分布情形下强流加速器中束晕混沌的有效控制.控制律为线性,反馈量小,有利于技术实现和降低控制代价,可为强流加速器的工程实现提供参考. 关键词： 束晕-混沌 强流加速器 延迟反馈     

强流束晕-混沌的外部磁场开关控制

研究了强流离子束在周期聚焦磁场通道中束晕-混沌的外部磁场开关参数控制方法. 将该方法应用在多粒子模型中，实现了对5种不同初始分布质子束的束晕-混沌的有效控制，得到了消除束晕及其再生现象的理想结果.在强流加速器系统中，由于外部磁场是可测和可调 的物理量，因此该控制方法有利于实验研究，可为强流质子加速器中周期聚焦磁场的设计和实验提供参考. 关键词： 强流离子束 周期聚焦磁场通道 束晕_混沌 混沌控制 开 关控制     

周期聚焦磁场中束晕-混沌的简单函数控制

本文采用粒子-束核模型,基于束晕-混沌的非线性控制策略,对周期性聚焦磁场中满足K—V分布的离子束进行模拟研究,提出了控制其束晕-混沌的简单函数控制器,并给出具体的实施方案．数值模拟研究表明,运用这种方法可以消除束晕及其再生现象,达到对束晕-混沌的有效控制．     

周期聚焦磁场中束晕-混沌的实Morlet小波函数控制

 基于束晕-混沌的非线性控制策略,对周期性聚焦磁场中初始分布满足K-V分布的粒子束进行模拟研究,提出了控制其束晕-混沌的实Morlet小波函数控制器,并给出具体的实施方案。数值模拟研究表明,在适当的参数条件下,运用这种方法不仅可以消除束晕及其再生现象,达到对束晕-混沌的有效控制,而且可以控制束流到均匀分布。     

均匀聚焦磁场中束晕-混沌的孤子控制

采用粒子.束核模型,对均匀聚焦磁场中满足K-V分布的离子束进行模拟研究.观察到束晕.混沌现象,基于束晕.混沌的非线性控制策略,提出控制束晕.混沌的孤子函数控制器,并给出具体的实施方案.模拟研究表明,运用这种方法可以消除束晕及其再生现象,达到对束晕.混沌的有效控制.     

强流束晕-混沌的外部磁场滑模变结构控制

 研究了周期性聚焦磁场通道中,束晕-混沌的外部磁场滑模变结构控制方法。通过选择适当的滑模函数,根据李雅普洛夫稳定性条件,推导出外部磁场的滑模变结构控制器。模拟结果表明,在控制条件下,混沌变化的束包络半径能被控制到匹配半径。将该方法应用在多粒子模型中,实施每隔一个磁场周期就调节一次磁场幅度的控制策略,可实现对初始分布为K-V分布离子束的束晕-混沌的有效控制,束平均发射度降低了80%左右,束晕强度因子变为0,束流质量得到了很好的改善,消除了束晕及其再生现象。由于外部磁场是可测和可调的物理量,控制器简单且利于实现,研究结果可为强流离子加速器中周期性聚焦磁场的设计与试验提供参考。     

Nonlinear Control of Beam Halo-Chaos in Accelerator-Driven Clean Nuclear Power System

Beam halo-chaos in high-current accelerators has become a key concerned issue because it can cause excessive radioactivity from the accelerators therefore significantly limits their applications in industry, medicine, and national defense. Some general engineering methods for chaos control have been developed in recent years, but they generally are unsuccessful for beam halo-chaos suppression due to many technical constraints. Beam halo-chaos is essentially a spatiotemporal chaotic motion within a high power proton accelerator. In this paper, some efficient nonlinear control methods, including wavelet function feedback control as a special nonlinear control method, are proposed for controlling beam halo-chaos under five kinds of the initial proton beam distributions (i.e., Kapchinsky-Vladimirsky, full Gauss,3-sigma Gauss, water-bag, and parabola distributions) respectively. Particles-in-cell simulations show that after control of beam halo-chaos, the beam halo strength factor is reduced to zero, and other statistical physical quantities of beam halo-chaos are doubly reduced. The methods we developed is very effective for suppression of proton beam halo-chaos in a periodic focusing channel of accelerator. Some potential application of the beam halo-chaos control in experiments is finally pointed out.     

非线性环型腔反馈激光系统的动力学特性及其混沌控制

 以环型腔反馈激光系统为主,综述了非线性激光系统的混沌动力学特性;分析了延迟反馈方法控制混沌的原理和稳定性条件,实现了对多介质非线性激光系统中的混沌控制。同时概述了近年来非线性激光系统中混沌控制的最新进展,诸如空间小微扰法、偶然正比反馈技术等,讨论了混沌控制在提高激光器功率和性能、利用混沌进行秘密通讯和信息处理等方面的应用前景。     

一类四维混沌系统切换混沌同步

构建了一类可切换的四维混沌系统，通过选择器实现这类系统间的随机切换.简要地分析了四维混沌系统平衡点的性质、混沌吸引子的相图和Lyapunov指数等特性，并设计了实现四维混沌系统切换的实际电路.利用非线性反馈控制方法实现了这类系统与其中某个系统之间的切换混沌同步.根据系统稳定性理论，得到了非线性反馈控制器的结构和系统达到混沌同步时反馈控制增益的取值范围. 关键词： 非线性反馈 混沌同步 四维混沌系统     

一种单相H桥光伏逆变器混沌控制方法

比例积分调节单相H桥光伏逆变器存在复杂的分岔与混沌等非线性行为,这些非线性行为会大大增加输出电流的谐波含量,降低系统运行的稳定性与供电可靠性.现有的混沌控制方法存在建模复杂、控制系数难以确定等问题.针对于此,本文提出了一种改进指数延迟反馈控制方法.该方法首先利用系统输出电流与其自身延迟的差值形成反馈信号,然后将该反馈信号通过指数环节、作差环节和比例环节得到控制信号,并将该控制信号以反馈的形式施加于被控系统,同时建立系统的离散映射模型并求取系统雅克比矩阵表达式;最后基于稳定判据推导出该控制信号的反馈控制系数的限定条件并实施对系统的控制.为了验证该方法的控制效果,进行了大量的仿真实验.结果表明,该方法能有效抑制系统中的混沌行为,大大扩展系统稳定运行域.     

随机参数Duffing系统中的随机混沌及其延迟反馈控制

研究了谐和激励下含有界随机参数Duffing系统(简称随机Duffing系统)中的随机混沌及其延迟反馈控制问题.借助Gegenbauer多项式逼近理论，将随机Duffing系统转化为与其等效的确定性非线性系统.这样，随机Duffing系统在谐和激励下的混沌响应及其控制问题就可借等效的确定性非线性系统来研究.分析阐明了随机混沌的主要特点，并采用Wolf算法计算等效确定性非线性系统的最大Lyapunov指数，以判别随机Duffing系统的动力学行为.数值计算表明，恰当选取不同的反馈强度和延迟时间，可分别达到抑制或诱发系统混沌的目的，说明延迟反馈技术对随机混沌控制也是十分有效的. 关键词： 随机Duffing系统 延迟反馈控制 随机混沌 Gegenbauer多项式     

强流加速器中束晕-混沌的小波间隔反馈控制

在束晕-混沌的小波函数控制已实现的基础上,给出了一种形式更为简单的小波函数控制器,并研究了束晕混沌的多周期间隔反馈控制方法.以控制初始条件遵从Kapchinshij-Vladimirskij分布的离子束为例进行模拟,结果表明,通过适当选择间隔的周期数和小波控制器的控制参数,仍能很有效地对束晕混沌进行控制,并能达到消除束晕及其再生现象的理想结果.研究结果可望为实用强流加速器的研制提供有价值的参考 关键词： 小波函数控制器 多周期间隔 束晕-混沌 强流离子束     

Feedback Induced Instability and Chaos in Semiconductor Lasers and Their Applications

Semiconductor laser with feedback is an excellent model for nonlinear optical system which shows chaotic dynamics. It is interesting not only from the fundamental physical study but also application standpoints of view. The dynamics of feedback induced instability and chaos, especially for optical feedback, and their applications are reviewed in this paper. The model of such a system is described by the laser rate equations. At first the dynamic behaviors of feedback induced instability and chaos in semiconductor lasers are discussed on the basis of the theory and experiments. Instability and chaos may be stabilized by the method of chaos control. Then we apply the method to suppress the noise induced by the feedback in a semiconductor laser. The synchronization of chaos between two similar systems is also an important issue in chaos applications and we discuss secure communications based on chaos synchronization. Some other examples of applications of feedback induced chaos are also described.