螺旋波动力学研究新进展

讨论可激媒质中螺旋波的形成和其动力学行为、波头的运动和螺旋波失稳,介绍具有2个稳定点的双稳可激系统中时空斑图和其相应的理论,分析最近实验中发现的反螺旋波,给出螺旋波时空与混沌控制与同步的几种方案。认为螺旋波波头的运动反映了整个系统的对称性,在不同的参数范围内,可以观测到不同的斑图行为,对螺旋波动力学的深入研究有望解决诸如心脏失颤等实际问题,有望加强对非平衡热力学行为的进一步了解。     

基于格子Boltzmann方法研究扩散作用对螺旋波的影响

基于格子玻尔兹曼方法的D2Q9模型,研究激发系统中扩散作用对螺旋波演化行为的影响.数值计算结果显示：保持系统其它参数不变,改变快变量的扩散系数Dy,系统中的螺旋波由圆形向方形转变且波臂变粗,系统能量随Dy的增大而逐渐减少,但总量仍然足以维持系统螺旋波稳定;保持系统其它参数不变,改变慢变量的扩散系数Dx,系统中可以演化出稳定螺旋波、小螺旋波和混沌态3种斑图,系统能量随Dx的增大急剧减少;当Dx＝0.24时,可观察到系统中长臂螺旋波排斥短臂螺旋波现象,Dx增大到一定值时,系统将由激发系统向振荡系统转变.     

随机非对称耦合控制螺旋波和时空混沌

通过引入随机非对称耦合方法对螺旋波和时空混沌进行控制,数值模拟结果表明:在选择适当的控制参数下,螺旋波和时空混沌能被控制并最终达到稳定的靶波态,实现了对螺旋波和时空混沌的有效控制,在一定的耦合强度c和随机耦合概率p下,两个不同的系统之间存在相同步和完全同步现象,通过计算瞬时平均相位差△φ和泊松系数γ进一步验证了这一现象...     

基于格子玻尔兹曼方法的可激发系统物理性质研究

基于格子玻尔兹曼方法的D2Q9模型,研究可激发系统的能量和熵.数值计算结果表明:相同系统参数下,不同稳定波态系统的平均能量值接近,但熵值不同;在螺旋波失稳进入混沌态过程中,系统内能急剧减少,熵值增加;系统能量不足是螺旋波失稳的主要原因.     

局域振荡非均匀可激发介质中的螺旋波

研究了尺度和螺旋波波长相比拟的局域振荡非均匀对可激发介质螺旋波的影响。数值模拟结果表明，局域非均匀产生的影响可分为四种：简单局域空间调制，局域螺旋波，全局螺旋波，全局可持续靶波。产生全局螺旋波和靶波的前提是非均匀引起的新螺旋波角频率必须大于原螺旋波的角频率。大尺度的非均匀在某些参数区域对螺旋波的影响往往比小的非均匀要复杂。     

介质阻挡流光放电中的螺旋波与靶波

采用双水电极实验装置,对大气压氩气介质阻挡放电中的靶波与螺旋波斑图进行了观察测量.实验发现靶波与螺旋波可以互相转变,且有2种不同的转变路径:靶波→单臂螺旋波→靶波→单臂螺旋波;靶波→单臂螺旋波→双臂螺旋波→靶波.     

两种螺旋波天线对非均匀等离子体波场结构的影响

基于气体工质电离后被射频加热的稳态过程,在石英管中等离子体沿径向不均匀分布条件下,研究分析了1Loop型和Boswell型等2种螺旋波天线激发出的射频波功率对波场结构的影响情况。运用Helic程序求解管内电磁场相关的4个径向微分方程,得到波电场和波磁场的分布情况。通过分析两型天线对螺旋波等离子体波场结构的影响,对比2种天线的性能。结果发现:L型天线激发的波场属于强静电弱磁波场,B型天线激发波场则属于强静电强磁波场;B型天线相比L型天线能够在天线覆盖范围内产生强波电场,该天线下更多功率耦合进了等离子体中。L天线激发波电场受密度梯度影响显著,L天线对靠近壁面处等离子体影响范围大于B天线,B型天线激发波场能量更强。     

螺旋桩机同步跟踪自动控制系统的研制

在分析螺旋桩机施工原理的基础上，指出了加压机构与动力头旋转速度的同步是保证成桩质量的关键问题，对螺旋桩机同步跟踪自动控制系统进行了研究，阐述了系统的构成和工作原理，提出了同步跟踪的算法，并研制出单片机同步跟踪自动控制系统，该系统有效解决了螺旋桩机加压机构进尺位移与动力头电机旋转速度间的同步问题，运行稳定可靠，极大地提高了螺旋桩的承载能力，节约混凝土的用量。     

船体波激振动共振频率的计算方法

针对大型及超大型船舶，从水弹性理论出发，对船体波激振动共振频率的计算进行了研究，给出了迭代求解公式，编制了相应的计算程序，并进行了实例计算，取得了一些有价值的结果，研究表明，对大型及超大型船舶，应考虑波浪影响计算船体波激振动共振频率。     

二维格子神经元网络中螺旋波的鲁棒性和破裂

研究了二维格子神经元网络中螺旋波的鲁棒性和破裂问题．小世界网络连接被分解为局部规则连接和一定概率的长程连接,实际的生物神经元网络的长程连接概率可能是变化的．因此,用局部规则连接和可变的长程连接概率则更能恰当地研究网络对实际生物系统螺旋波的演化,可变的长程连接概率对螺旋波的影响简化为乘性噪声效应．首先选择恰当的初始值和参数值并在无流边界条件下在神经元网络内诱导出稳定旋转的螺旋波,再考虑网络对螺旋波演化的影响．研究发现当乘性噪声强度小于一定闽值时螺旋波保持很好的鲁棒性,进一步增加乘性噪声强度则发现螺旋波破裂．定义了一类统计同步因子,并通过观察同步因子曲线上临界点参数（如噪声强度和刺激电流强度等）对应的所有格点神经元膜点位来研究螺旋波的相变问题．首先研究了Hindmarsh-Rose耦合神经元网络中螺旋波的鲁棒性和破裂,为验证结论与模型无关则进一步研究了在通道噪声下Hodgkin-Huxley神经元网络螺旋波的破裂和鲁棒性问题,发现在通道噪声下乘性噪声更容易引起螺旋波的破裂．     

可激发系统及其对应时空斑图综述

可激发介质的时空动力学研究一直是非线性研究领域的热点.由于其在很多实际系统中广泛存在,相关的研究结果有着重要的应用价值.当外界刺激或扰动低于激发阈值时,可激发系统会很快回到稳定态;当外界刺激超过阈值时,系统将远离定态,做弛豫振荡.在可激发系统的研究中,大部分集中在可激发系统产生的螺旋波斑图方面.螺旋波斑图是一种普遍存在于自然界中的时空斑图,物理、化学、生物体系中都存在这种动力学形式(大都是可激发系统).在实际系统中螺旋波的产生和破碎大都是有害的.比如,螺旋波是产生心动过速的主要原因,螺旋波的破碎对应着心颤(房颤、室颤)等严重的生理疾病.开展对螺旋波的动力学特征、产生和控制的方法研究非常有意义.本文对以上几个问题进行总结归纳,希望对研究者有所帮助.     

两个系统的自适应线性广义同步化

研究了混沌系统的线性广义同步化问题.提出了一种新的方法——自适应控制方法,以此构造一个响应系统,使该系统与给定的混沌驱动系统满足线性广义同步化的关系.由于新方法基于自适应,因此在构造过程中不需要确定反馈参数,根据反馈项的自身调整即可得到所需结果,故这种方法相当简便.利用Lyapunov函数和Barbalat法则,理论推导证明了该方法的正确性;同时,以Lorenz系统和Rossler系统为例进行了数值仿真,其结果进一步证实了该方法的正确性.     

单向耦合下两个不同Chen系统的广义同步

利用辅助系统方法,基于稳定性理论和响应系统的有界性,得到了单向耦合下两个不同Chen系统达到广义同步时的充分条件;并根据响应系统的修正系统具有零渐近稳定平衡点、非零渐近稳定平衡点和轨道渐近稳定周期解的情况,将广义同步分为第1类、第2类和第3类;利用Routh-Hurwitz定理,对修正系统平衡点的稳定性进行分析,给出了单向耦合下两个不同Chen系统具有第1类、第2类广义同步的充分条件。数值仿真表明了该方法的有效性与可行性。     

二三个节点的耦合混沌系统的同步分析

以洛仑兹系统为对象,将其混沌吸引子视为网络节点,对具有二三个节点的单变量耦合网络与多变量耦合网络的同步进行研究,并计算它们的李雅谱诺夫指数谱,进而将分析的结论推广到多个节点相互耦合的复杂网络中。结果表明,通过多变量耦合的网络比单变量耦合的网络更容易达到同步．     

心肌组织螺旋波和回卷波的数值分析

利用数值方法，研究激发介质的波形结构，通过计算得到平面螺旋波及其破碎图形，空间回卷波及其扭曲图形，根据波形图案解释了BZ化学反应和阿米巴细菌聚集的实验现象，描述了心肌激发介质内部的波形构造。     

两类分数阶系统的观测器同步

利用分数阶微积分理论研究两类分数阶系统的观测器同步问题,通过设计适当的观测器和控制器给出分数阶系统的主从系统实现观测器混沌同步的充分条件,数值仿真结果表明,该方法有效.     

保守系统的混沌同步

发现保守系统相空间中的一个轨道囚禁区．用闭环控制方法将系统引入囚禁区并在其内实现了同步．     

混沌系统中的预测同步现象

运用数值模拟方法,研究了由两个完全相同的Hindmarsh-Rose神经元通过单向延迟反馈耦合连接组成系统的动力学行为.研究结果表明,当延迟时间和耦合强度在适当的范围内取值时,从动神经元发生放电活动时所产生的动作电位,能够预测主动神经元发生放电活动时所产生的动作电位,即出现了预测同步现象.     

典型混沌系统的噪声诱导与增强同步

研究了典型混沌系统在噪声影响下的完全同步问题,包括噪声诱导同步和噪声增强同步两种情形,并以新近提出的Liu混沌系统为例进行了讨论.进一步,本文还在一般的线性耦合框架下,针对混沌系统完全同步问题,详细讨论了噪声强度和耦合强度之间的关系.研究发现:噪声强度和耦合强度两因素对于实现混沌同步均起着积极的作用.数值仿真进一步证明了这一观点.     

不确定Lorenz系统的自适应同步控制

利用Lasalle不变集原则，解决了不确定Lorenz系统的同步控制问题，即使主系统或主，从系统存在参数不确定性，主，从Lorenz系统都能够达到同步，数值仿真验证了结果的有效性。