一类随机van der Pol系统的Hopf 分岔研究

研究了一类随机van der Pol 系统的Hopf分岔行为.首先根据Hilbert空间的正交展开理论,含有随机参数的van der Pol系统被约化为等价确定性系统,然后利用确定性分岔理论分析了等价系统的Hopf分岔,得出了随机van der Pol 系统的Hopf 分岔临界点,探究了随机参数对系统Hopf分岔的影响.最后利用数值模拟验证了理论分析结果. 关键词： 随机van der Pol系统 Hopf分岔 正交多项式逼近     

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     

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     

随机Bonhoeffer-Van der Pol系统的随机混沌控制

讨论了具有有界随机参数的随机Bonhoeffer-Van der Pol系统的随机混沌现象，并利用噪声对其进行控制.首先运用Chebyshev多项式逼近的方法，将随机Bonhoeffer-Van der Pol系统转化为等价的确定性系统，使原系统的随机混沌控制问题转换为等价的确定性系统的确定性混沌控制问题，继而可用Lyapunov指数指标来研究等价确定性系统的确定性混沌现象和控制问题.数值结果表明，随机Bonhoeffer-Van der Pol系统的随机混沌现象与相应的确定性Bonhoeffer-Van der Pol系统极为相似.利用噪声控制法可将混沌控制到周期轨道，但是在随机参数及其强度的影响下也呈现出一些特点.     

Lévy稳定噪声激励下的Duffing-van der Pol振子的随机分岔

研究了Lévy稳定噪声激励下的双稳Duffing-van der Pol振子,利用Monte Carlo方法,得到了振幅的稳态概率密度函数.分析了Lévy稳定噪声的强度和稳定指数对概率密度函数的影响,通过稳态概率密度的性质变化,讨论了噪声振子的随机分岔现象,发现了不仅系统参数和噪声强度可以视为分岔参数,Lévy噪声的稳定指数 α 的改变也能诱导系统出现随机分岔现象. 关键词： Lévy稳定噪声 Duffing-van der Pol振子 稳态概率密度函数 随机分岔     

分数阶van der Pol振子的超谐共振

以含分数阶微分项的van der Pol振子为对象,研究其超谐共振时的动力学特性.首先,通过平均法得到了系统的一阶近似解,提出了超谐共振时等效线性阻尼和等效线性刚度的概念,研究了分数阶微分项的系数和阶次以等效线性阻尼和等效线性刚度的形式对系统动力学特性的影响.随后,建立了超谐共振时定常解的幅频曲线的解析表达式,得到了超谐共振周期响应的稳定性判断准则并提出等效非线性阻尼和非线性稳定性条件参数的概念.最后,通过数值仿真比较了分数阶与整数阶系统的幅频曲线,分析了分数阶微分项的系数和阶次对响应幅值、幅频曲线以及系统稳定性的影响.     

耦合的van der Pol振子的极限环幅值控制

设计反馈控制器，对一类耦合的van der Pol振子的极限环幅值进行控制. 用近似解析方法求出了控制系统的幅值的控制方程, 得到了控制参数与极限环幅值的函数关系, 使系统的振幅能按需求得到有效地调整. 通过数值计算绘制了在不同控制参数下, 系统响应的时间历程曲线和极限环. 近似解析方法计算得到的结果与数值计算进行了比较，两者是符合的. 这一方法也可以推广应用到其他耦合的van der Pol振子.     

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     

随机激励下二自由度碰撞振动系统的响应分析

研究了一类二自由度碰撞振动系统在随机噪声激励下的响应问题.展示了这种非光滑系统在倍周期分岔通向混沌的道路中存在的擦边分岔行为.通过定义一种随机响应的度量,讨论了随机噪声对于系统响应的影响,并发现在某些参数条件下,随机噪声对于系统响应的影响是明显的,甚至改变了运动的性质.数值模拟表明此法是研究噪声激励下非光滑系统响应的一种有效方法. 关键词： 非光滑系统 二自由度碰撞振动系统 擦边分岔 倍周期分岔     

Duffing-van der Pol振子随机分岔的全局分析

应用广义胞映射方法研究了参激和外激共同作用的Duffing-van der Pol振子的随机分岔.以 系统参数通过某一临界值时，如果系统的随机吸引子或随机鞍的形态发生突然变化，则认为 系统发生随机分岔为定义，分析了参激强度和外激强度的变化对于随机分岔的影响.揭示了 随机分岔的发生主要是由于系统的随机吸引子与系统的随机鞍碰撞产生的.分析表明，广义 胞映射方法是分析随机分岔的有力工具，这种全局分析方法可以清晰地给出随机分岔的发生 和发展. 关键词： 随机分岔 全局分析 广义胞映射方法 随机吸引子 随机鞍     

Analysis of stochastic bifurcation and chaos in stochastic Duffing--van der Pol system via Chebyshev polynomial approximation

The Chebyshev polynomial approximation is applied to investigate the stochastic period-doubling bifurcation and chaos problems of a stochastic Duffing--van der Pol system with bounded random parameter of exponential probability density function subjected to a harmonic excitation. Firstly the stochastic system is reduced into its equivalent deterministic one, and then the responses of stochastic system can be obtained by numerical methods. Nonlinear dynamical behaviour related to stochastic period-doubling bifurcation and chaos in the stochastic system is explored. Numerical simulations show that similar to its counterpart in deterministic nonlinear system of stochastic period-doubling bifurcation and chaos may occur in the stochastic Duffing--van der Pol system even for weak intensity of random parameter. Simply increasing the intensity of the random parameter may result in the period-doubling bifurcation which is absent from the deterministic system.     

Stochastic period-doubling bifurcation analysis of stochastic Bonhoeffer--van der Pol system

In this paper, the Chebyshev polynomial approximation is applied to the problem of stochastic period-doubling bifurcation of a stochastic Bonhoeffer--van der Pol (BVP for short) system with a bounded random parameter. In the analysis, the stochastic BVP system is transformed by the Chebyshev polynomial approximation into an equivalent deterministic system, whose response can be readily obtained by conventional numerical methods. In this way we have explored plenty of stochastic period-doubling bifurcation phenomena of the stochastic BVP system. The numerical simulations show that the behaviour of the stochastic period-doubling bifurcation in the stochastic BVP system is by and large similar to that in the deterministic mean-parameter BVP system, but there are still some featured differences between them. For example, in the stochastic dynamic system the period-doubling bifurcation point diffuses into a critical interval and the location of the critical interval shifts with the variation of intensity of the random parameter. The obtained results show that Chebyshev polynomial approximation is an effective approach to dynamical problems in some typical nonlinear systems with a bounded random parameter of an arch-like probability density function.     

Amplitude control of limit cycle in a van der Pol Duffing system

This paper applies washout filter technology to amplitude control of limit cycles emerging from Hopf bifurcation of the van der Pol--Duffing system. The controlling parameters for the appearance of Hopf bifurcation are given by the Routh--Hurwitz criteria. Noticeably, numerical simulation indicates that the controllers control the amplitude of limit cycles not only of the weakly nonlinear van der Pol--Duffing system but also of the strongly nonlinear van der Pol--Duffing system. In particular, the emergence of Hopf bifurcation can be controlled by a suitable choice of controlling parameters. Gain-amplitude curves of controlled systems are also drawn.     

Stochastic response of van der Pol oscillator with two kinds of fractional derivatives under Gaussian white noise excitation

This paper aims to investigate the stochastic response of the van der Pol(VDP) oscillator with two kinds of fractional derivatives under Gaussian white noise excitation.First,the fractional VDP oscillator is replaced by an equivalent VDP oscillator without fractional derivative terms by using the generalized harmonic balance technique.Then,the stochastic averaging method is applied to the equivalent VDP oscillator to obtain the analytical solution.Finally,the analytical solutions are validated by numerical results from the Monte Carlo simulation of the original fractional VDP oscillator.The numerical results not only demonstrate the accuracy of the proposed approach but also show that the fractional order,the fractional coefficient and the intensity of Gaussian white noise play important roles in the responses of the fractional VDP oscillator.An interesting phenomenon we found is that the effects of the fractional order of two kinds of fractional derivative items on the fractional stochastic systems are totally contrary.