随机Duffing单边约束系统的倍周期分岔

通过引进平均约束面和平均跃变方程对随机约束系统的约束条件进行处理，把研究随机光滑系统倍周期分岔的Chebyshev多项式逼近的方法运用到随机非光滑系统中，数值研究表明随机Duffing单边约束系统同样存在丰富的倍周期分岔现象，Chebyshev多项式逼近是研究带有约束的随机非光滑动力系统的有效方法. 关键词： 非光滑动力系统 随机Duffing系统 Chebyshev多项式 倍周期分岔     

双边约束条件下随机van der Pol系统的分岔研究

利用随机光滑动力系统的Chebyshev正交多项式逼近方法,研究了双边约束条件下随机van der Pol系统的分岔现象.数值研究表明,双边约束随机van der Pol系统中不仅存在着丰富的倍周期分岔现象,还存在非光滑系统中所特有的擦边分岔.着重研究了随机非光滑系统中的擦边分岔,分析了随机因素对非光滑动力系统中擦边分岔的影响.研究表明,Chebyshev多项式逼近也是研究随机非光滑系统动力学行为的一种有效方法. 关键词： 非光滑动力系统 随机 van der Pol系统 擦边分岔 双边约束     

三自由度含间隙碰撞振动系统Neimark-Sacker分岔的反控制

分岔反控制作为传统分岔控制的逆问题, 其目的是在预先指定的系统参数点通过控制主动设计出具有所期望特性的分岔解. 以一类三自由度含间隙双面碰撞振动系统为研究对象, 在不改变原系统平衡解结构的前提下, 考虑到在碰撞振动系统反控制过程中由Poincaré映射的隐式特点和传统的映射Neimark-Sacker分岔临界准则带来的困难, 通过对原系统施加线性反馈控制器并利用不直接依赖于特征值计算的Neimark-Sacker分岔显式临界准则研究了此系统的分岔反控制问题. 首先对原系统施加线性反馈控制, 建立闭环控制系统的六维Poincaré映射. 由于六维映射的雅克比矩阵的特征值没有解析的表达式, 利用高维映射Neimark-Sacker分岔的显式临界准则, 获得了系统出现拟周期碰撞振动运动的控制参数区域. 然后采用中心流形-正则形方法分析了拟周期分岔解的稳定性. 数值仿真结果表明本文方法可以在指定的系统参数点通过控制设计出稳定的拟周期碰撞运动.     

竖直振动颗粒床中的倍周期运动

实验研究了竖直振动颗粒床中颗粒对容器底部的压力随振动强度的变化情况.发现压力随振动加速度的增加经历倍周期分岔，典型的分岔序列为：2P，4P，混沌，3P，6P，混沌，4P，8P，混沌.观察表明，伴随倍周期分岔现象，在颗粒床底部出现颗粒的聚集态.聚集态内颗粒密堆积在一起并作整体的上下运动.采用完全非弹性蹦球模型分析了颗粒对容器底的冲击力，并给出了倍周期分岔现象的一种解释. 关键词： 颗粒物质 混沌 倍周期分岔 非弹性碰撞     

竖直振动颗粒物厚层中冲击力分岔现象

实验研究了竖直振动颗粒物厚层中颗粒对容器底部的压力. 发现这种压力是脉冲式的，并表现出受振动加速度控制的倍周期分岔现象. 在颗粒层底部观察到颗粒密堆积在一起的聚集态. 聚集态内颗粒的自由程较小，并像一个整体一样运动. 关键词： 颗粒物质 混沌 倍周期分岔 非弹性碰撞     

一类具有两个边界的分段光滑系统中边界碰撞分岔现象及混沌

以不连续运行模式下的电流反馈型Buck-Boost变换器为例，导出了一类具有三段形式的分段光滑迭代映射方程，数值仿真得到了输入电压变化时的分岔图.结果表明，发生分岔时映射雅可比矩阵的特征值以不连续的方式跳跃出复平面上的单位圆，而且映射总有某个或某些轨道点位于相平面中不同区域的边界上，即映射随输入电压的变化会发生边界碰撞分岔现象，如由周期态到周期态以及由周期态到混沌态的分岔. 关键词： 分段光滑系统 边界碰撞分岔 混沌     

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.     

基于Chebyshev多项式逼近的随机 van der Pol系统的倍周期分岔分析

应用 Chebyshev 多项式逼近法研究了谐和激励作用下具有随机参数的随机van der Pol系统 的倍周期分岔现象.随机系统首先被转化成等价的确定性系统，然后通过数值方法求得响应 ，借此探索了随机van der Pol系统丰富的随机倍周期分岔现象.数值模拟显示随机van der Pol 系统存在与确定性系统极为相似的倍周期分岔行为，但受随机因素的影响，又有与之不 同之处.数值结果表明，Chebyshev 多项式逼近是研究非线性系统动力学问题的一种新的有 效方法. 关键词： Chebyshev 多项式 随机van der Pol 系统 倍周期分岔     

利用PASCO系统研究阻力情况下二自由度系统的振动

本文从理论和实验两个方面探究了二自由度系统的振动,在考虑摩擦力和空气阻力的影响后给出了运动方程.使用3个弹簧和两个位置传感器搭建了实验装置,利用PASCO系统进行了实验,并比照数值模拟结果,得出了本系统两传感器滑块所受的摩擦力分别为0.003 075 N和0.003 225 N,空气阻力系数C为1.0,并验证了所研究系统建模的准确性.本实验结果对多自由度系统的振动问题的研究有一定参考价值.     

Duffing单边碰撞系统的颤振分岔

针对碰撞系统中常见的颤振导致的彗尾碰撞问题,引入了彗尾映射的概念,提出了一种有效的研究碰撞系统中颤振现象的数值方法.并以典型的Duffing单边碰撞系统为例,研究了系统中的完全颤振和不完全颤振现象,同时分析了系统的颤振分岔.     

参外联合激励复合非线性振子的分岔分析

讨论了参外联合激励复合非线性振子的动力学行为.对其定常解在一阶近似下的方程进行了局部分岔分析,给出了简单分岔和Hopf分岔发生的条件,并通过对近似方程和原系统的数值模拟加以验证.分析了多种参数对该振子动力学行为演化过程的影响.根据全局分岔理论探讨了该振子在不同条件下发生同宿、异宿分岔的必要条件,其结论与数值计算的结果大致符合. 关键词： 复合非线性振子 局部分岔 全局分岔 混沌     

谐和与随机噪声联合作用Duffing单边约束系统的响应

研究了Duffing单边约束系统在谐和与随机噪声联合激励下的响应问题. 用谐波平衡法和摄动法分析了系统在确定性谐和激励和随机激励联合作用下的响应,用随机平均法讨论了随机扰动项对系统响应的影响. 在一定条件下,当约束距离较大时对应于不同的初始条件,系统具有两个非碰撞的稳态响应;而当约束距离不大时,对应于不同的初始条件,系统也可以有两个不同的稳态响应,其中一个是发生碰撞的响应,而另外一个则不发生碰撞. 数值模拟表明该方法是有效的. 关键词： Duffing单边约束系统 随机响应 谐波平衡法 摄动法     

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     

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     

含有界随机参数的双势阱Duffing-van der Pol系统的倍周期分岔

讨论简谐激励作用下含有界随机参数的双势阱Duffing-van der Pol系统的倍周期分岔现象.首先用Chebyshev 多项式逼近法将随机Duffing-van der Pol系统化成与其等价的确定性系统，然后通过等价确定性系统来探索该系统的倍周期分岔现象.数值模拟显示随机Duffing-van der Pol 系统与均值参数系统有着类似的倍周期分岔行为，同时指出，随机参数系统的倍周期分岔有其自身独有的特点.文中的主要数值结果表明Chebyshev 多项式逼近法是研究非线性随机参数系统动力学问题的一种有效方法. 关键词： Chebyshev多项式 随机Duffing-van der Pol系统 倍周期分岔     

Stochastic responses of Duffing–Van der Pol vibro-impact system under additive colored noise excitation

A response analysis procedure is developed for a vibro-impact system excited by colored noise. The non-smooth transformation is used to convert the vibro-impact system into a new system without impact term. With the help of the modified quasi-conservative averaging, the total energy of the new system can be approximated as a Markov process, and the stationary probability density function （PDF） of the total energy is derived. The response PDFs of the original system are obtained using the analytical solution of the stationary PDF of the total energy. The validity of the theoretical results is tested through comparison with the corresponding simulation results. Moreover, stochastic bifurcations are also explored.     

Response of a Bloch oscillator to a THz-field

In this paper we report on the observation of response of a Bloch oscillator at room temperature to a THz-field of a frequency larger than the Bloch frequency. The oscillator consisted of a semiconductor superlattice structure, with an applied dc voltage giving rise to a dc electron drift current. Submitting the oscillator to a field at a frequency of 3.3 THz caused a sizeable reduction of the current; the THz-field was generated by use of intense THz-radiation pulses focused on an antenna coupled to the superlattice. We attribute the THz-field induced reduction of the current to a frequency modulation of the Bloch oscillations of electrons at the frequency of the THz-field, leading to reduction of the electron drift velocity and, consequently, of the current.     

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.