利用Duffing系统的同步识别信号中的微小差别

对于非线性Duffing方程,建立了相应的派生系统,证明了派生系统可以与原Duffing系统实现完全同步.通过同步,可以识别出激振信号中的微小差别.在实际仿真计算中,在系统出现混沌运动时,对于相同的激振信号,会出现同步;对于有很小差别的信号,不会出现同步.在拟周期激励时,信号的振幅有微小差别也不会出现同步.计算结果证明了此方法的有效性. 关键词： 非线性系统 同步 信号     

非线性恢复力耦合的振动系统广义同步与参数识别

对于一类非线性恢复力无法精确解析表达的简谐激励振动系统,建立了由原系统非线性恢复力激振的派生系统.证明了派生系统与原系统可以达到广义同步.派生系统可以自动与激励力频率、大小变化的原非线性振动系统保持广义同步.证明了由派生系统的广义同步,可以识别出原系统的阻尼系数、激振力幅值与频率.由Duffing系统的仿真计算结果可以看出,这种方法是有效的,而且识别精度较高. 关键词： 非线性恢复力 广义同步 混沌     

非线性振动系统的预测同步方法研究

对于非线性振动系统,如果通过线性耦合可以实现派生系统与原系统的同步,则可以建立相应的预测派生系统,使得预测派生系统的响应与经τ时间以后的原系统响应同步,实现对原振动系统的非线性响应,特别是混沌响应的预测.也可以建立多级的预测派生系统,预测较长一段时间以后的振动系统未来的非线性响应.对于Duffing系统建立了6级的预测派生系统,可以比较精确地预测3s左右的原系统混沌响应. 关键词： 预测同步 派生系统 响应     

两个非耦合Hindmarsh-Rose神经元同步的非线性特征研究

利用Hindmarsh-Rose(HR)神经元输出的膜电压作为刺激调整两个具有不同初始条件的非耦合HR神经元的电流输入，通过分析神经元放电峰峰间期(ISI)的分布揭示了两个神经元同步过程轨道演化的机理.在周期信号刺激下，两个具有相同参数原处于混沌状态的神经元可以 实现完全同步，且可以同步到不同于刺激信号频率的周期响应上；两个具有不同参数的神经 元可以实现相位同步，参数差别较小的两个神经元可以相位同步到与刺激信号不同频率的周 期响应上，参数差别较大的两个神经元只可能相位同步到与刺激信号相同频率的周期响应上 .混沌信号刺激两个神经元只可能同步到产生混沌信号神经元的放电模式上，可见混沌刺激 更有利于神经元信息编码与解码.分析两个被调整神经元系统的最大条件Lyapunov 指数(Lmc )与刺激强度k的关系表明当k达到某一阈值时两个系统的Lmc均为负值是两个系统实现同 步的必要条件.平均发放率相同的混沌刺激和周期刺激相比较混沌刺激更容易使两个神经元 实现同步，表明混沌刺激产生的效应更强，该结论与实验结果相符合. 关键词： 放电峰峰间期 同步 相位同步 条件Lyapunov 指数     

不确定Chen系统的参数辨识与自适应同步

研究了不确定Chen系统的自适应同步和参数辨识，设计了自适应控制器和参数更新规则，理论证明了该控制器可使得两个Chen系统——驱动系统和未知参数的响应系统渐进地达到同步，并且可以辨识出响应系统的未知参数.数值模拟结果证明了该控制器的有效性. 关键词： 不确定Chen系统 自适应同步 参数辨识 控制器     

一类非自治位置时滞反馈控制系统的亚谐共振响应

研究了弹性轨道条件下，控制回路中位置反馈信号存在时滞的磁浮系统在亚谐轨道激励作用下的响应问题. 将动力学模型在平衡点处线性化，以时滞为分岔参数，得到了系统出现Hopf分岔的条件. 用中心流形约化方法得到了包含轨道扰动系统的Poincaré规范型. 用多尺度法从理论上推导了时滞磁浮系统的亚谐共振周期解，得到了自由振动的分岔响应方程，分析了周期解中自由振动项的存在条件，研究了控制参数和激励参数与周期解的关系. 最后用数值仿真的方法分析了时滞参数、控制参数对系统响应的影响，分析结果指出，使系统保持稳定的亚谐响应的时滞边界小于无扰动时的时滞边界，时滞参数不但可以抑制亚谐响应，还能够控制混沌的产生，而控制参数可以控制系统响应中自由振动项的出现和受迫振动的幅值，适当选择这些参数可以有效抑制亚谐振动响应. 关键词： 亚谐共振响应 位置时滞反馈控制 非自治磁浮系统 分岔     

参数未知的不同阶数混沌系统广义同步及参数估计

采用扩阶方法(使响应系统和驱动系统的维数相同)，把不同阶数混沌系统的广义同步问题转化为相同阶数混沌系统之间的广义同步，基于Lyapunov稳定性定理和自适应控制方法(用于相同阶数混沌系统的同步)，给出了自适应控制器和参数自适应律，进而实现了不同阶数混沌系统的广义同步.将该方法应用于参数未知的超Lü，Lorenz，广义Lorenz和Liu等系统之间的广义混沌同步，理论证明了该方法可以使这些系统达到渐近广义同步，并且可以辨识驱动系统和响应系统的所有参数，数值模拟进一步证明了该方法的有效性.     

关于非自治系统三类广义同步存在性的研究

研究了两个单向耦合的非自治系统三类广义同步的存在性.在响应系统的修正方程具有渐近稳定平衡点、渐近稳定周期轨道或渐近稳定拟周期轨道的情况下,满足一定的条件,可将广义同步化流形存在性问题转化为Lipschitz函数族的压缩不动点问题,并且理论证明了该广义同步化流形的指数吸引性.同时,以Duffing系统为例进行了数值仿真,其结果与理论推导相一致. 关键词： 广义同步化流形 压缩不动点 指数吸引性     

基于参数非共振激励混沌抑制原理的微弱方波信号检测

利用自治混沌系统的参数非共振激励混沌抑制原理实现强噪声背景下微弱方波信号的检测. 将频率远大于系统特征频率的方波信号作为内置激励信号，经平均法处理后，得到受控系统与原系统之间的参数等效关系，并由此确定使系统由混沌状态突变为周期状态的检测参数临界值. 数值仿真结果表明此系统可以达到极低的信噪比工作下限. 相比于利用参数共振微扰混沌抑制原理实现微弱信号检测的有关方法，此方案可根据严格的理论分析得到更准确的检测参数估计值，有利于在相关领域推广应用. 关键词： 自治混沌系统 参数激励 方波信号 检测     

周期激励下Chen系统的簇发现象分析

对于周期激励下的Chen系统,当激励项的频率和原系统的固有频率存在量级上的差异时,系统表现出两个时间尺度下的动力学行为.首先,将激励项作为一个变量对系统进行了分岔分析.然后应用快慢分析法探讨了在不同的参数条件下,激励项周期变化时产生的对称式折叠簇发、对称式亚临界Hopf簇发、对称式Hopf-同宿簇发现象及其产生机制.同时还讨论了激励幅值和频率对系统不同簇发的影响.     

Response control for the externally excited van der Pol oscillator with non-local feedback

A non-local control force is introduced in such a way to obtain a third-order nonlinear differential equation (jerk dynamics) and to control nonlinear vibrations in an externally excited van der Pol oscillator. Two first-order nonlinear ordinary differential equations governing the modulation of the amplitude and the phase of solutions are derived and subsequently the performance of the control strategy is investigated. Excitation amplitude–response and frequency–response curves are shown. In certain cases when the excitation amplitude is very low an approximate analytic solution corresponding to a modulated two-period quasi-periodic motion can be obtained for the uncontrolled system. Uncontrolled and controlled systems are compared and the appropriate choices for the feedback gains are found in order to reduce the amplitude peak of the response and to exclude the possibility of quasi-periodic motion. Numerical simulation confirms the validity of the new method.     

Anti-controlling quasi-periodic impact motion of an inertial impact shaker system

In this paper, anti-controlling quasi-periodic impact motion of an inertial impact shaker system is addressed. There exist two aspects of difficulty in the anti-control design: one is from the implicit Poincaré map of the system itself and the other from the limitation of the classical critical criterion of Hopf bifurcation described by the properties of eigenvalues. Through using linear feedback control method in the original differential system and applying an explicit criterion of Hopf bifurcation without using eigenvalues to the Poincaré map of the close-loop system, the two difficulties above can be overcome and the control design for creation of the quasi-periodic impact motion at a specified system parameter location is achieved. Numerical simulation shows that the stable quasi-periodic impact motion of the system is created at a desired parameter location by adjusting control parameter appropriately.     

Theoretical and experimental studies of parameter estimation based on chaos feedback synchronization

In this paper, we perform theoretical and experimental studies of parameter estimation based on chaos feedback synchronization. The Chua chaotic system is applied as the original system, and its time series of a single variable is applied as a feedback variable to drive a simulative system. The simplex method is employed to minimize the synchronization error in the simulative system to iteratively approach the original system parameters. Furthermore, the effects of feedback function, feedback weight, and noise are investigated. The parameter estimation method based on feedback synchronization shows its robustness to noise perturbation. Finally, the circuit experiment of parameter estimation is implemented in order to examine its practical applicability. The original Chua circuit parameters can be well approached from its recorded time series of a single variable. The results show the parameter estimation method based on feedback synchronization may be capable of estimating real system parameters from a chaotic time series.     

Estimating model parameters in nonautonomous chaotic systems using synchronization

In this Letter, a technique is addressed for estimating unknown model parameters of multivariate, in particular, nonautonomous chaotic systems from time series of state variables. This technique uses an adaptive strategy for tracking unknown parameters in addition to a linear feedback coupling for synchronizing systems, and then some general conditions, by means of the periodic version of the LaSalle invariance principle for differential equations, are analytically derived to ensure precise evaluation of unknown parameters and identical synchronization between the concerned experimental system and its corresponding receiver one. Exemplifies are presented by employing a parametrically excited 4D new oscillator and an additionally excited Ueda oscillator. The results of computer simulations reveal that the technique not only can quickly track the desired parameter values but also can rapidly respond to changes in operating parameters. In addition, the technique can be favorably robust against the effect of noise when the experimental system is corrupted by bounded disturbance and the normalized absolute error of parameter estimation grows almost linearly with the cutoff value of noise strength in simulation.     

布拉格声光双稳系统时空混沌的单向耦合同步

使用非线性动力学中的一维和二维耦合格子模型研究两个声光双稳系统的时空混沌同步.将驱动系统的输出以适当的比例耦合到响应系统并进行均衡, 能实现两系统的时空混沌同步.利用计算最大条件Lyapunov指数, 给出达到同步所需的最小耦合强度与系统参数的关系. 数值实验表明,在小噪声影响时仍然可以实现两系统的同步, 此法具有一定的抗干扰能力. 关键词： 单向耦合同步 时空混沌 布拉格声光双稳系统     

不确定混沌系统的参数识别与同步控制器的backstepping设计

设计了一种参数观测器，对不确定Rossler系统中的未知参数进行了识别，采用backstepping方法实现了异结构不确定Rossler系统和Coullet系统之间的混沌同步.根据稳定性原理，确定了同步控制器的结构和控制增益的取值范围.仿真模拟结果表明，在参数观测器和backstepping控制器的共同作用下， Coullet系统所有的状态变量严格地跟踪了不确定Rossler系统的混沌轨迹，从而证明了该观测器和控制器的有效性.     

Anti-phase synchronization and ergodicity in arrays of oscillators coupled by an elastic force

We have proposed a mechanism of interaction between two non-linear dissipative oscillators, leading to exact and robust anti-phase and in-phase synchronization. The system we have analyzed is a model for the Huygens’s two pendulum clocks system, as well as a model for synchronization mediated by an elastic media. Here, we extend these results to arrays, finite or infinite, of conservative pendula coupled by linear elastic forces. We show that, for two interacting pendula, this mechanism leads always to synchronized anti-phase small amplitude oscillations, and it is robust upon variation of the parameters. For three or more interacting pendula, this mechanism leads always to ergodic non-synchronized oscillations. In the continuum limit, the pattern of synchronization is described by a quasi-periodic longitudinal wave.