切换电路系统的复杂行为及其机理

建立了不同类型Jerk电路之间存在开关的切换电路系统．基于平衡态分析,指出随参数的变化,两子系统分别存在着稳定的焦点以及由Hopf分岔导致其失稳而产生的周期振荡．考察了开关周期切换引起的各种复杂行为,分别给出了点／环和环／环切换周期振荡现象及其相应的产生机理．在不同的切换振荡过程中,切换点的数目随参数的变化会产生倍化序列,导致系统由倍周期分岔进入混沌,同时,由于参数的变化影响着子系统周期振荡的幅值,进而引起整个切换系统吸引子结构的变化．     

两子系统在周期切换连接下的振荡行为及其机理

研究了两非线性系统在周期切换连接下的分岔和混沌行为.通过局部分析,分别给出了两子系统参数空间诸如Fold分岔、Hopf分岔等临界条件,进而考虑两子系统存在不同稳态解时通过周期切换连接下的复合系统的分岔特性,给出了不同的周期振荡行为,并揭示了其相应的产生机理.指出系统轨迹可以由切换点分割成不同的部分,分别受两子系统的控制,而随参数的变化,切换点数目成倍增加,导致系统由倍周期分岔序列进入混沌.同时,在其演化过程中,虽然子系统定性保持不变,但由于切换导致的非光滑性,复合系统不仅仅表现为两子系统动力特性的简单连接,而是会产生各种分岔,导致诸如混沌等复杂振荡行为.     

周期切换下Chen系统的振荡行为与非光滑分岔分析

研究了不同参数Chen系统之间进行周期切换时的分岔和混沌行为.基于平衡态分析,考虑Chen系统在不同稳态解时通过周期切换连接生成的复合系统的分岔特性,得到系统的不同周期振荡行为.在演化过程中,由于切换导致的非光滑性,复合系统不仅仅表现为两子系统动力特性的简单连接,而且会产生各种分岔,导致诸如混沌等复杂振荡行为.通过Poincaré映射方法,讨论了如何求周期切换系统的不动点和Floquet特征乘子.基于Floquet理论,判定系统的周期解是渐近稳定的.同时得到,随着参数变化,系统既可以由倍周期分岔序列进入混沌,也可以由周期解经过鞍结分岔直接到达混沌.研究结果揭示了周期切换系统的非光滑分岔机理.     

非线性切换系统的动力学行为分析

建立了周期切换下的非线性电路模型,基于子系统平衡点及其稳定性分析,分别给出了其相应的fold分岔和Hopf分岔条件,讨论了子系统在不同平衡态下由周期切换导致的各种复杂行为,指出切换系统的周期解随参数的变化存在着倍周期分岔和鞍结分岔两种失稳情形,并相应地导致不同的混沌振荡,进而结合系统轨迹及其相应的分岔分析,揭示了各种振荡模式的动力学机理. 关键词： 周期切换 倍周期分岔 鞍结分岔 混沌     

一个跃变电路切换系统的振荡行为及分岔机理分析

本文研究两个非线性电路系统通过开关组成的时间切换系统的复杂振荡行为及其产生机理.利用开环运算放大器放大倍数为极大值的特性,即运算放大器总是处于正的或负的饱和状态,当输入电压从负过零变正时,输出电压从正饱和状态跃变为负饱和状态,本文选择子电路系统中的非线性部分为跃变函数.首先对两个子系统进行了稳定性分析,给出了不同参数条件下的振荡行为,然后在子系统单个参数在一定范围内变化,而其他参数保持不变的情况下,研究了切换系统的复杂振荡特征,并分析了其产生机理.由于子系统方程的非光滑性和切换带来的整个系统的非光滑性,使得整个系统的周期振荡轨迹有四个切换点,随着参数的变化,周期振荡轨线与非光滑分界面发生擦边分岔,导致周期振荡分裂成两个对称的周期振荡.并且研究了切换点位置改变对整个系统周期振荡行为的影响以及切换点处的分岔机理.     

切换电路系统的振荡行为及其非光滑分岔机理

探讨了周期时间开关及控制阈值下在两个Rayleigh型子系统之间切换的电路系统随参数变化的复杂动力学演化过程, 通过对子系统平衡点的分析, 给出了参数空间中Fold分岔和Hopf分岔的条件, 考察了切换面处广义Jacobian矩阵特征值随辅助参数变化的分布情况, 得到了切换面处系统可能存在的各种分岔行为, 进而讨论了系统不同行为的产生机理, 指出系统的相轨迹存在分别由周期开关和控制阈值决定的两类不同的分界点, 而系统轨迹与非光滑分界面的多次碰撞将导致系统由周期倍化分岔导致混沌振荡.     

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     

周期扰动位相对化学振荡的调制效应

由Rossler反应系统的理论模型出发 ,构造一种具有外部周期扰动的新动力学系统 ,并采用逆算符法和数值分析法研究该系统的振荡态在周期扰动调制下的动力学行为 .结果表明 ,在周期扰动的调制下 ,系统的状态由单周期振荡态 ( 1p)变为周期 2 ( 2p)、周期 4( 4p)等多周期振荡态以及混沌态 .扰动位相是系统呈现上述多种演化模式的控制参数 ,在扰动位相不同的数值区间 ,系统呈现的演化模式不同 ,而且扰动位相数值的微小改变 ,还影响每种演化模式的内部结构     

Rijke管热声振荡的稳定性切换行为研究

采用数值方法模拟了强弱两种阻尼条件下传热迟滞时间对一维Rijke管热声系统稳定性的影响,发现Rijke管系统存在稳定性切换现象.在推导了无量纲形式的管内声波动量方程和能量方程之后,利用Galerkin方法对控制方程进行展开并在时间域内数值求解.分析了强阻尼和弱阻尼条件下,给定热源的Rijke管热声振荡的稳定性与传热迟滞时间的关系.结果显示:在两类阻尼条件下,持续增大传热与速度的迟滞时间,系统均呈现出稳定性切换现象,即系统在稳定和不稳定两个状态间持续转变;但弱阻尼系统的不稳定区域宽于强阻尼系统的不稳定区域,系统最大振幅相对增大,且系统热声振荡的主模态在不同模态之间发生转换.最后,通过求解系统各阶模态极限环幅值随传热迟滞时间的变化,发现Rijke管热声振荡稳定性切换现象与迟滞时间存在近似周期性关系.     

蜡烛火焰振荡行为的实验探究

燃烧的火焰在一定条件下会呈现出时间上的周期振荡行为,但人们对其背后的动力学机制一直不是很清楚。本文首先利用纹影法对蜡烛的火焰振荡行为进行了实验研究,发现随着火焰尺寸的增加火焰首先从平稳燃烧变为振荡燃烧,之后火焰的振荡频率会逐渐降低。通过简化的燃烧动力学模型,文中进一步对蜡烛火焰的振荡行为进行了数值和理论分析,发现火焰的振荡频率密切依赖于燃料的供应速率和火焰的体积。随着燃料供应速率和火焰体积的增大,火焰首先经历了一次霍普夫分岔进而从平稳燃烧变为振荡燃烧,之后火焰的振荡频率逐渐降低。理论分析结果与实验结论定性吻合。     

Dynamical behaviors of a system with switches between the Rssler oscillator and Chua circuits

The behaviors of a system that alternates between the R¨ossler oscillator and Chua＇s circuit is investigated to explore the influence of the switches on the dynamical evolution.Switches related to the state variables are introduced,upon which a typical switching dynamical model is established.Bifurcation sets of the subsystems are derived via analysis of the related equilibrium points,which divide the parameters into several regions corresponding to different types of attractors.The dynamics behave typically in period orbits with the variation of the parameters.The focus/cycle periodic switching phenomenon is explored in detail to present the mechanism of the movement.The period-doubling bifurcation to chaos can be observed via the doubling increase of the turning points related to the switches.Furthermore,period-decreasing sequences have been obtained,which can be explained by the variation of the eigenvalues associated with the equilibrium points of the subsystems.     

Dynamical behaviors of a system with switches between the Rössler oscillator and Chua circuits

The behaviors of a system that alternates between the Rössler oscillator and Chua's circuit is investigated to explore the influence of the switches on the dynamical evolution. Switches related to the state variables are introduced, upon which a typical switching dynamical model is established. Bifurcation sets of the subsystems are derived via analysis of the related equilibrium points, which divide the parameters into several regions corresponding to different types of attractors. The dynamics behave typically in period orbits with the variation of the parameters. The focus/cycle periodic switching phenomenon is explored in detail to present the mechanism of the movement. The period-doubling bifurcation to chaos can be observed via the doubling increase of the turning points related to the switches. Furthermore, period-decreasing sequences have been obtained, which can be explained by the variation of the eigenvalues associated with the equilibrium points of the subsystems.     

Bursting phenomena as well as the bifurcation mechanism in a coupled BVP oscillator with periodic excitation

We explore the complicated bursting oscillations as well as the mechanism in a high-dimensional dynamical system.By introducing a periodically changed electrical power source in a coupled BVP oscillator, a fifth-order vector field with two scales in frequency domain is established when an order gap exists between the natural frequency and the exciting frequency.Upon the analysis of the generalized autonomous system, bifurcation sets are derived, which divide the parameter space into several regions associated with different types of dynamical behaviors. Two typical cases are focused on as examples,in which different types of bursting oscillations such as sub Hopf/sub Hopf burster, sub Hopf/fold-cycle burster, and doublefold/fold burster can be observed. By employing the transformed phase portraits, the bifurcation mechanism of the bursting oscillations is presented, which reveals that different bifurcations occurring at the transition between the quiescent states(QSs) and the repetitive spiking states(SPs) may result in different forms of bursting oscillations. Furthermore, because of the inertia of the movement, delay may exist between the locations of the bifurcation points on the trajectory and the bifurcation points obtained theoretically.     

混沌振子系统周期解几何特征量分析与微弱周期信号的定量检测

提出了一种对微弱周期信号的定量检测方法.分析混沌振子系统在大尺度周期状态下的相对稳定输出时,发现了混沌振子系统输出周期解的平均面积是一个比较稳定的几何特征量.该几何特征量与待测信号幅值之间存在比较稳定的单调递增关系.在一定的参数条件下,几何特征量精度可达到10^-6V².利用混沌系统对随机噪声信号的免疫性和对微弱周期信号的敏感性,进一步建立了微弱周期信号的定量检测方法.仿真实验表明,随着待检测幅度的增加,在保证检测精度的同时,抗噪性能也随之增强. 关键词： 混沌振子系统 大尺度周期相态 周期解的几何特征量 微弱周期信号的定量检测     

Mixed-mode oscillations and chaos from a simple second-order oscillator under weak periodic perturbation

In this study, we propose a remarkably simple oscillator that exhibits extremely complicated behaviors. The second-order nonautonomous differential equation discussed in this Letter is considered to be one of the simplest dynamics that can produce mixed-mode oscillations (MMOs) and chaos. Our model uses a Bonhoeffer-van der Pol (BVP) oscillator under weak periodic perturbation. The parameter set of the BVP equation is chosen such that a focus and a relaxation oscillation coexist when no perturbation is applied. Under weak periodic perturbation, various types of MMOs and chaos with remarkably complicated waveforms are observed.     

Duffing振子系统周期解的唯一性与精确周期信号的获取方法

研究Duffing振子系统的周期解的唯一性与精确周期信号的获取方法.应用定性分析方法,获得了一类Duffing振子系统具有唯一周期解的必要条件,同时也得到了一类更广泛的非线性周期系统的周期解的唯一性.在一定条件下,给出了Duffing振子系统精确周期信号的获取方法。