两个周期激励下Duffing-van der Pol系统的混沌瞬态和广义激变

运用广义胞映射图方法研究两个周期激励作用下Duffing-van der Pol系统的全局特性.发现了系统的混沌瞬态以及两种不同形式的瞬态边界激变, 揭示了吸引域和边界不连续变化的原因. 瞬态边界激变是由吸引域内部或边界上的混沌鞍和分形边界上周期鞍的稳定流形碰撞产生.第一种瞬态边界激变导致吸引域突然变小, 吸引域边界突然变大; 第二种瞬态边界激变使两个不同的吸引域边界合并成一体.此外, 在瞬态合并激变中两个混沌鞍发生合并, 最后系统的混沌瞬态在内部激变中消失. 这些广义激变现象对混沌瞬态的研究具有重要意义. 关键词： 广义胞映射图方法 Duffing-van der Pol 混沌瞬态 广义激变     

一类新的边界激变现象:混沌的边界激变

混沌吸引子的激变是一类普遍现象.借助于广义胞映射图论(generalized cell mapping digraph)方法发现了嵌入在分形吸引域边界内的混沌鞍,这个混沌鞍由于碰撞混沌吸引子导致混沌吸引子完全突然消失,是一类新的边界激变现象,称为混沌的边界激变.可以证明混沌的边界激变是由于混沌吸引子与分形吸引域边界上的混沌鞍相碰撞产生的,在这种情况下,当系统参数通过激变临界值时,混沌吸引子连同它的吸引域突然消失,同时这个混沌鞍也突然增大 关键词： 广义胞映射 有向图 激变 混沌鞍     

非自治分数阶Duffing系统的激变现象

对一个非自治分数阶Duffing系统的激变现象进行了研究.首先介绍了一种研究分数阶非线性系统全局动力学的数值方法,即拓展的广义胞映射方法 (EGCM).该方法是基于分数阶导数的短记忆原理,并结合了广义胞映射方法和改进的预估校正算法,根据胞空间的特点,将胞尺寸作为截断误差的参考值,以此得到了一步映射时间的估算公式.用EGCM方法分别研究了分数阶Duffing系统随分数阶导数的阶数和外激励强度变化发生的边界激变和内部激变.并基于此,将激变拓展定义为混沌基本集与周期基本集之间的碰撞,其中混沌基本集包括混沌吸引子,边界上的混沌集合以及吸引域内部的非混沌吸引子的混沌集合.所得结果进一步说明了EGCM方法对于分析分数阶系统全局动力学的有效性.     

一类含非黏滞阻尼的Duffing单边碰撞系统的激变研究

以一类含非黏滞阻尼的Duffing单边碰撞系统为研究对象, 运用复合胞坐标系方法, 分析了该系统的全局分岔特性. 对于非黏滞阻尼模型而言, 它与物体运动速度的时间历程相关, 能更真实地反映出结构材料的能量耗散现象. 研究发现, 随着阻尼系数、松弛参数及恢复系数的变化, 系统发生两类激变现象: 一种是混沌吸引子与其吸引域内的混沌鞍发生碰撞而产生的内部激变, 另一种是混沌吸引子与吸引域边界上的周期鞍(混沌鞍)发生碰撞而产生的常规边界激变(混沌边界激变), 这两类激变都使得混沌吸引子的形状发生突然改变. 关键词： 非黏滞阻尼 Duffing碰撞振动系统 激变 复合胞坐标系方法     

永磁同步风力发电机随机分岔现象的全局分析

永磁同步风力发电机在运行过程中不可避免地会受到风能的随机干扰,本文建立了在输入机械转矩存在随机干扰情况下永磁同步风力发电机的数学模型,采用胞映射方法分析了随机干扰强度变化时系统全局结构的演化行为,并通过数值模拟对理论分析进行验证.研究结果表明,随着随机干扰强度的增大,系统中会出现随机内部激变和随机边界激变,即由于随机吸引子与其吸引域内的随机鞍发生碰撞而产生的随机分岔现象和由于随机吸引子与其吸引域边界发生碰撞而产生的随机分岔现象.研究结果揭示了随机干扰对永磁同步风力发电机运行性能影响的机理,为永磁同步风力发电系统的运行和设计提供了理论依据.     

一个强、弱耗散功能可分隔系统中的特征激变

报道一个由保守映象和耗散映象不连续、不可逆地分段描述的系统，以及在其中发生的一例特征激变.激变的独特之处在于逃逸孔洞.由映象的不连续、不可逆性而导致相平面中出现一个胖分形迭代禁区网，它使得一个混沌吸引子突然失稳而发生激变后出现的两个周期吸引子的吸引域边界成为点滴状.仅仅在每个周期点邻近存在这样的一个作为逃逸孔洞的、受到强耗散性支配和禁区边界限制的规则边界吸引域. 关键词： 激变 保守映象 耗散映象 逃逸孔洞     

一类典型磁力摆的全局动力学行为分析

考虑一类等边三角形排布的典型磁力摆,基于对其全局动力学行为的分析,研究初值敏感性现象及其机制.首先,考虑磁铁位置可以移动,利用牛顿第二定律建立该磁力摆动力学模型.进而,分析不同的磁铁位置所对应的平衡点个数及其稳定性.在此基础上,数值模拟初值敏感性现象和不动点吸引域随磁铁位置移动的演变规律.最后,通过实验验证该现象.研究发现,该类磁力摆普遍存在着多吸引子共存现象,其初值敏感性可归因于其不动点吸引域的分形,其中各不动点位置与磁铁中心投影到磁铁所在平面上的位置并不重合,而是存在微小的偏差;当摆球位置可投影到3个磁铁对应的等边三角形的形心时, 3个吸引子的吸引域尺寸相当,呈中心对称状且分形,因此初值敏感性现象很明显;移动磁铁位置会直接影响到各吸引域的形态,即离摆球平衡位置投影点近的磁铁对摆球影响最大,离该位置最近的吸引子吸引域会明显变大,而其他吸引子的吸引域则会被侵蚀消减.本文的研究在磁力摆装置设计方面具有一定的应用价值.     

常微分方程系统中内部激变现象的研究

应用广义胞映射图论方法研究常微分方程系统的激变.揭示了边界激变是由于混沌吸引子与 在其吸引域边界上的周期鞍碰撞产生的,在这种情况下,当系统参数通过激变临界值时,混 沌吸引子连同它的吸引域突然消失,在相空间原混沌吸引子的位置上留下了一个混沌鞍.研 究混沌吸引子大小(尺寸和形状)的突然变化,即内部激变.发现这种混沌吸引子大小的突然 变化是由于混沌吸引子与在其吸引域内部的混沌鞍碰撞产生的,这个混沌鞍是相空间非吸引 的不变集,代表内部激变后混沌吸引子新增的一部分.同时研究了这个混沌鞍的形成与演化. 给出了对永久自循环胞集和瞬态自循环胞集进行局部细化的方法. 关键词： 广义胞映射 有向图 激变 混沌鞍     

两参量平面上双重激变尖点研究

应用广义胞映射图论(GCMD)方法,研究两参量正弦强迫振子的双重激变现象,确定了两参量平面上的双重激变尖点,在这个尖点上两条边界激变曲线和两条内部激变曲线相汇交,四种不同的激变重合.物理上,在这样一个尖点附近的参量扰动(噪声)导致动力学行为戏剧性变化. 关键词： 全局分析 广义胞映射 双重激变尖点 混沌鞍     

Duffing单边碰撞系统的混沌鞍合并激变

以典型的Duffing单边碰撞系统为研究对象,对系统中的混沌鞍进行了细致的分析.研究表明,系统的混沌鞍同样存在合并激变,合并激变是由连接两个混沌鞍的周期鞍的稳定流形与不稳定流形相切所诱发,相切使得边界上的混沌鞍与内部的混沌鞍发生碰撞而突然合并为一个较大的边界混沌鞍.混沌鞍的合并激变行为最终会诱导混沌吸引子的合并激变发生. 关键词： Duffing碰撞系统 混沌鞍 周期鞍 稳定与不稳定流形     

花簇分形无标度网络中节点影响力的区分度

大量研究表明分形尺度特性广泛存在于真实复杂系统中, 且分形结构显著影响网络上的传播动力学行为. 虽然复杂网络的节点传播影响力吸引了越来越多学者的关注, 但依旧缺乏针对分形网络结构的节点影响力的系统研究. 鉴于此, 本文基于花簇分形网络模型, 研究了分形无标度结构上的节点传播影响力. 首先, 对比了不同分形维数下的节点影响力, 结果表明, 当分形维数很小时, 节点影响力的区分度几乎不随节点度变化, 很难区分不同节点的传播影响力, 而随着分形维数的增大, 从全局和局域角度都能很容易识别网络中的超级传播源. 其次, 通过对原分形网络进行不同程度的随机重连来分析网络噪声对节点影响力区分度的影响, 发现在低维分形网络上, 加入网络噪声之后能够容易区分不同节点的影响力, 而在无穷维超分形网络中, 加入网络噪声之后能够区分中间度节点的影响力, 但从全局和局域角度都很难识别中心节点的影响力. 所得结论进一步补充、深化了基于花簇分形网络的节点影响力研究, 研究结果对实际病毒传播的预警控制提供了一定的理论借鉴.     

耦合分数阶双稳态振子的同步、反同步与振幅死亡

研究了耦合分数阶振子的同步、反同步和振幅死亡等问题. 基于P-R振子在特定参数下的双稳态特性, 利用最大条件Lyapunov指数、最大Lyapunov指数和分岔图等数值方法分析发现, 通过选取初始条件和耦合强度, 可以控制耦合振子呈现混沌同步、混沌反同步、全部振幅死亡同步、全部振幅死亡反同步和部 分振幅死亡等丰富的动力学现象. 基于蒙特卡罗方法的原理, 在初始条件相空间中随机选取耦合振子的初始位置, 计算不同耦合强度下耦合振子的全部振幅死亡态、部分振幅死亡态和非振幅死亡态的比例, 从统计学角度表征了耦合分数阶双稳态振子的动力学特征. 几种有代表性的双稳态振子的吸引域进一步证明了统计方法的计算结果. 关键词： 振幅死亡 吸引域 双稳态     

准周期外力驱动下Lorenz系统的动力学行为

本文研究了准周期外力驱动下Lorenz系统的动力学行为，发现当外强迫的振幅达到某一个临界值时，系统的动力学行为将会发生根本性的变化，由此揭示了产生非混沌奇怪吸引子(Strange Nonchaotic Attractor, SNA)的一个新机制：准周期外强迫振幅的加大导致系统由奇怪的混沌吸引子转变为SNA，系统的相空间最终被压缩至一个准周期环上.并且本文的结果表明，外强迫的临界振幅与Lorenz系统Rayleigh数的大小成正比，而其受外强迫频率变化的影响并不大. 关键词： 准周期 Lorenz系统 非混沌奇怪吸引子     

不连续不可逆二维映象的动力学特性

总结两个保守映象不可逆地分段连续链接(称为类耗散系统)以及一个保守映象与一个耗散映象不可逆地分段连续链接(称为半耗散系统)情况下得到的五项共同动力学特征：不连续边界象集构成的随机网成为唯一的混沌轨道；由于某些相点具有两个逆象而导致的相空间塌缩(类耗散)；由于系统的不连续不可逆性质而出现的胖分形禁区网；在具有吸引子共存时占据不连续边界象集随机网和胖分形禁区网区域的点滴状吸引域以及由此导致的吸引子不可预言性；即使在传统强耗散存在的情况下点滴状吸引域仍由类耗散机制主宰.以一个累积-触发电路为例，说明这五项系统动 关键词： 随机网 禁区网 点滴状吸引域     

一个分段连续系统中的胖奇异集激变

报道一种有特色的激变.这种激变是在一类分段连续力场作用下的受击转子模型中观察到的.描述系统的二维映象定义域中的函数不连续边界随离散时间发展振荡，从而使这个边界的向前象集构成一个承载混沌运动的胖分形.在控制参数的一个阈值下，一个椭圆周期轨道突然出现在此胖混沌奇异集中，使得迭代向它逃逸，胖混沌奇异集因此突然变为一个胖瞬态集.在这种情况下，有可能根据椭圆周期轨道逃逸孔洞，以及胖分形奇异集的测度随参数变化的规律，估算迭代在奇异集中的平均生存时间所遵循的标度规律.直接数值计算和由此估算所得标度因子值可以很好地互相印证. 关键词： 激变 胖分形 分段连续系统 标度律     

非线性传送带系统的复杂分岔

讨论了一类单自由度非线性传送带系统. 首先通过分段光滑动力系统理论得出系统滑动区域的解析分析和平衡点存在性条件; 其次利用数值方法, 对系统几种类型的周期轨道进行单参数和双参数延拓, 得到系统的余维一滑动分岔曲线和若干余维二滑动分岔点, 以及系统在参数空间中的全局分岔图. 通过对系统分岔行为的研究, 反映出传送带速度和摩擦力振幅对系统动力学行为有较大影响, 揭示了非线性传送带系统的复杂动力学现象. 关键词： 传送带系统 滑动分岔 周期运动     

混沌吸引子的对称破缺激变

许多非线性动力系统都有某种对称性,在不同情形下可有不同的表现形式,但始终保持其对称的特点.不同对称形式间的转变导致对称破缺分岔或激变.关于非线性动力系统中相空间运动轨道的对称破缺分岔,已有大量研究工作,但绝大多数是指周期或拟周期相轨的对称破缺,偶尔提到对称系统中的混沌相轨也存在“对偶性”.最近,在简谐外激Duffing系统周期轨道对称破缺引发鞍-结分岔的研究中,得到了分岔后由Poincaré映射点间断流构成的图像,其中包括两个稳定周期结点、一个周期鞍点,及其稳定流形与不稳定流形,均较规则.本工作研究了正弦 关键词： 对称破缺 混沌 激变 分形吸引域     

二维logistic映射的动力学行为和奇怪吸引子的分形特征

研究了二维logistic映射的动力学行为和奇怪吸引子的分形特征.利用分岔图、相图和Lyapunov指数谱分析系统的分岔过程,研究系统通向混沌的道路并确定系统处于混沌运动的参数区间;采用G-P算法计算奇怪吸引子的关联维数和Kolmogorov熵,对奇怪吸引子的分形特征定量刻画;采用逃逸时间算法构造奇怪吸引子的彩色广义M-J集,对奇怪吸引子的分形特征定性表征.结果表明,这些分析方法的配合使用可以更全面、形象地描述奇怪吸引子的分形特征.     

模态分解法在非恒同耦合系统同步研究中的推广

通过改变耦合函数将模态分解法进行了推广,应用于非恒同耦合系统同步的研究.详细研究了周期吸引子、概周期吸引子等非恒同耦合系统的同步,得到了同步的局部渐近稳定性条件.并进行了数值模拟,发现同步时动力学现象丰富.概周期吸引子耦合系统会出现稳定的周期、概周期同步解,由于耦合周期吸引子耦合系统会出现多个稳定的周期同步解,且其吸引域差别较大,均出现了同步的多值性.同时也验证了该方法的正确性.     

一两维平面映射系统奇怪动力学行为

通过对一平面二维映射系统非线性动力学行为的分析,发现该系统状态随参数变化,经过稳定焦点、极限环(不变环)、倍周期分岔、收缩到低维流形上的混沌吸引子(具有一个正Lyapunov指数)、最后到在有界区域弥散开来的混沌吸引子(具有两个正Lyapunov指数)的过程.通过对该系统不动点的分析揭示了吸引子的吸引域边界结构,即不稳定第二类结点与不稳定偶数周期点在吸引域边界上的相间排列. 关键词：