含指数项广义平方映射的分岔和吸引子

由平方映射延伸构造出了一类含指数项的广义平方映射,并由一维映射通过一次耦合项得到了二维映射.利用一参数分岔图、二参数动力学行为分布图、映射迭代曲线和吸引子相图等方法对这类广义平方映射进行了分析和仿真.研究结果表明：一维广义平方映射分布在一个单位区域内的,有着与单峰平方映射相类似的非线性动力学现象;而二维广义平方映射则存在Hopf分岔和锁频等现象,有着复杂多变、形状奇异的极限环和混沌吸引子. 关键词： 广义平方映射 分岔 迭代曲线 吸引子     

二维正弦离散映射的分岔和吸引子

由一个正弦映射和一个三次方映射通过非线性耦合,构成一个新的二维正弦离散映射. 基于此二维正弦离散映射得到系统的不动点以及相应的特征值,分析了系统的稳定性,研究了系统的复杂非线性动力学行为及其吸引子的演变过程. 研究结果表明：此二维正弦离散映射中存在复杂的对称性破缺分岔、Hopf分岔、倍周期分岔和周期振荡快慢效应等非线性物理现象. 进一步根据控制变量变化时系统的分岔图、Lyapunov指数图和相轨迹图分析了系统的分岔模式共存、快慢周期振荡及其吸引子的演变过程,通过数值仿真验证了理论分析的正确性. 关键词： 正弦离散映射 对称性破缺分岔 Hopf分岔 吸引子     

脉冲序列控制电流断续模式Buck变换器的动力学建模与边界碰撞分岔

通过建立一个开关周期内输出电容电荷变化量对应的输出电压变化量, 建立了工作于电感电流断续模式(discontinuous conduction mode, DCM)的脉冲序列(pulse train, PT)控制Buck变换器的近似离散时间模型, 研究了负载电阻及输入电压变化时PT控制DCM Buck变换器的边界碰撞分岔行为. 通过构造相应的迭代映射曲线, 分别分析了不同负载电阻时PT控制DCM Buck变换器的周期1、周期2和周期3运行轨迹的不动点稳定性, 揭示了PT控制DCM Buck变换器在不同周期态时的边界碰撞分岔的形成机理. 研究结果表明, 随参数变化, PT控制DCM Buck变换器始终运行在不同的周期态, 各周期态的切换由边界碰撞分岔引起, 李雅谱诺夫指数始终小于零. 利用PSIM电路仿真软件, 给出了不同负载电阻时的时域波形和相轨图. 实验结果验证了理论分析和仿真结果的正确性, 同时说明了本文动力学建模的可行性.     

平移法控制离散系统的倍周期分岔和混沌

利用平移系统的方法,实现了对离散非线性动力学系统的倍周期分岔的控制和混沌吸引子不稳定周期轨道的控制.只要选择适当的平移参数,使系统平移到不同位置,就可将系统控制在不同的预期轨道.将此方法应用到Logistic映射和Henon映射中取得了很好的控制效果.     

一个小波函数指数参数变化的分岔现象

研究一个高斯小波函数产生的混沌分岔现象.随着小波函数中指数参数的增加，它的分岔图出现了倍周期分岔，然后出现混沌，经过一段混沌区域后又出现2的幂周期.在整个过程中，正分岔与逆分岔完整地结合在一起.改变小波函数的系数出现一些明显的奇数周期，如3周期、5周期等.绘制Lyapunov指数曲线及映射折射过程，对混沌现象进行研究.将小波函数展开成近似的多项式函数，对近似多项式函数的分岔图进行了分析. 关键词： 混沌 分岔 小波函数     

Turbo译码算法的分岔与控制

Turbo码在信道编码中通过迭代译码的方式可以较好的逼近香农限.本文以其译码算法中的迭代次数作为时间轴，译码输出作为状态变量，信噪比SNR及信息比特数N作为系统参数建立动力学模型，研究Turbo译码输出与迭代次数之间的关系.通过大量计算机仿真和理论分析发现随着信噪比SNR由小到大，译码算法先后经历了不确定不动点、奇异区和清晰不动点三个阶段，其中在由不确定不动点过渡到奇异区时发生了分岔现象.通过改变信息比特数N的方法得到了离散时间动力学中的切分岔、倍周期分岔和Neimark-Sacker分岔 .在奇异区内观察到倍周期、准周期、周期三、混沌等不同的相空间轨迹.奇异区的出现给Turbo码在低信噪比下的应用带来了一定困难，本文通过延迟反馈控制的方法将相空间轨道稳定到不动点上，仿真结果表明，本算法可以使Turbo码在低信噪比奇异区内获得0.1—0.3 dB的增益. 关键词： Turbo译码算法 动力学 分岔 混沌 延迟反馈控制法     

谷值V~2控制Boost变换器的精确建模与动力学分析

建立了谷值V2控制Boost变换器的离散迭代映射模型,在此基础上得到了输入电压、输出电容及其等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)变化时的分岔图,推导了不动点处的雅可比矩阵,利用特征值和最大Lyapunov指数对系统进行了稳定性分析,并验证了分岔图的正确性.重点研究了输入电压和输出电容及其ESR对谷值V2控制Boost变换器的动力学特性的影响.研究结果表明,输入电压增大时,变换器从周期1态经历1次倍周期分岔和边界碰撞分岔进入混沌状态;输出电容及其ESR具有相同的分岔路由,随着输出电容及其ESR的逐渐减小,变换器具有从周期1态经历周期2态、周期4态、周期8态、逐渐演变到混沌态的动力学行为.最后,用仿真和实验结果验证了本文理论分析的正确性.     

二维抛物线离散映射的动力学研究

由两个一维抛物线离散映射作推广并非线性耦合,实现了一个新的二维抛物线离散映射.利用不动点稳定性分析和映射分岔分析,研究了所提出的二维离散映射的复杂动力学行为及其吸引子的演变过程,阐述了它所特有的共存分岔模式和快慢周期振荡效应等动力学特性.研究结果表明:二维抛物线离散映射具有动力学特性调节和动态幅度调节的两个功能不同的控制参数,存在Hopf分岔、分岔模式共存、锁频和周期振荡快慢效应等非线性物理现象.并基于微控制器实现的数字电路验证了相应的理论分析和数值仿真结果. 关键词： 二维离散映射 分岔 吸引子 参数     

输出电容时间常数对V~2控制Buck变换器的动力学特性的影响

建立了V2控制Buck变换器的二阶离散迭代映射模型,在其基础上绘制了输出电容及其等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)变化时的分岔图,研究了输出电容时间常数对V2控制Buck变换器的动力学特性的影响.研究结果表明,随着输出电容时间常数的逐渐减小,V2控制Buck变换器具有从稳定的连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)周期1态逐渐演变到CCM周期2态、CCM周期4态、CCM周期8态、CCM混沌态、断续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)混沌态的动力学行为.推导了不动点处的雅可比矩阵,利用特征值和最大Lyapunov指数对系统进行了稳定性分析,并验证了分岔分析的正确性.最后,搭建了仿真和实验电路,用仿真和实验结果验证了文中理论分析的正确性.     

周期脉冲作用下Logistic映射的复杂动力学行为及其分岔分析

研究了两种周期脉冲作用下Logistic映射的复杂动力学行为. 随着参数的变化, 该系统产生平衡解、周期解、混沌等现象, 且该系统可经级联倍周期分岔到达混沌. 通过构造Poincaré 映射, 对周期脉冲作用下Logistic映射进行了分岔分析. 最后基于Floquet理论揭示了该系统周期解的分岔机理. 关键词： Logistic映射 脉冲 周期解 分岔机理     

电压模式控制不连续传导模式 boost变换器切分岔研究

电压模式控制boost变换器能产生多种分岔形式,对其分岔中的一类重要的切分岔现象进行了详细研究. 首先根据系统的一次离散迭代映射推导出其三次离散迭代映射模型,基于非线性系统理论中的切分岔定理, 从数学上推导出此类变换器产生切分岔现象的条件,并通过数值仿真研究了电路参数对这类变换器切分岔现象的影响.研究结果表明:当系统的反馈系数处在一定范围内时,该类变换器会出现切分岔和阵发混沌现象. 最后通过实验研究boost变换器中存在的这类不稳定非线性现象,验证了理论分析和数值仿真的正确性.     

Hopf saddle-node bifurcation for fixed points of 3D-diffeomorphisms: Analysis of a resonance ‘bubble’

The dynamics near a Hopf saddle-node bifurcation of fixed points of diffeomorphisms is analysed by means of a case study: a two-parameter model map G is constructed, such that at the central bifurcation the derivative has two complex conjugate eigenvalues of modulus one and one real eigenvalue equal to 1. To investigate the effect of resonances, the complex eigenvalues are selected to have a 1:5 resonance. It is shown that, near the origin of the parameter space, the family G has two secondary Hopf saddle-node bifurcations of period five points. A cone-like structure exists in the neighbourhood, formed by two surfaces of saddle-node and a surface of Hopf bifurcations. Quasi-periodic bifurcations of an invariant circle, forming a frayed boundary, are numerically shown to occur in model G. Along such Cantor-like boundary, an intricate bifurcation structure is detected near a 1:5 resonance gap. Subordinate quasi-periodic bifurcations are found nearby, suggesting the occurrence of a cascade of quasi-periodic bifurcations.     

Direct observation of a tangent bifurcation in a nonlinear oscillator

We report the direct observation of a tangent bifurcation at the period-five window of a driven nonlinear semiconductor oscillator, by observing the fifth iterate of the dynamical variable of the system in real time. The tangent bifurcation is accompanied by an intermittency as predicted by Manneville and Pomeau.     

截断误差导致的非双曲不动点邻域拓扑变异

提供一个关于截断误差使简单系统复杂化的直接实验证据,以此证明存在混沌抗退化机理.分别构造了一个一维圆弧迭代系统和一个一维抛物线迭代系统,两者均有一个非双曲不动点,其迭代序列被证明是简单极限序列,数字计算实验显示这两个迭代系统都存在可以越过不动点的序列.采用计算"元胞"分析方法清晰地展示了截断误差导致非双曲不动点邻域拓扑变异:形成第I类阵发混沌通道,或产生纹波分岔.     

A class of two-dimensional rational maps with self-excited and hidden attractors

This paper studies a new class of two-dimensional rational maps exhibiting self-excited and hidden attractors. The mathematical model of these maps is firstly formulated by introducing a rational term. The analysis of existence and stability of the fixed points in these maps suggests that there are four types of fixed points, i.e., no fixed point, one single fixed point, two fixed points and a line of fixed points. To investigate the complex dynamics of these rational maps with different types of fixed points, numerical analysis tools, such as time histories, phase portraits, basins of attraction, Lyapunov exponent spectrum, Lyapunov (Kaplan—Yorke) dimension and bifurcation diagrams, are employed. Our extensive numerical simulations identify both self-excited and hidden attractors, which were rarely reported in the literature. Therefore, the multi-stability of these maps, especially the hidden one, is further explored in the present work.     

Local bifurcation analysis of a four-dimensional hyperchaotic system

Local bifurcation phenomena in a four-dlmensional continuous hyperchaotic system, which has rich and complex dynamical behaviours, are analysed. The local bifurcations of the system are investigated by utilizing the bifurcation theory and the centre manifold theorem, and thus the conditions of the existence of pitchfork bifurcation and Hopf bifurcation are derived in detail. Numerical simulations are presented to verify the theoretical analysis, and they show some interesting dynamics, including stable periodic orbits emerging from the new fixed points generated by pitchfork bifurcation, coexistence of a stable limit cycle and a chaotic attractor, as well as chaos within quite a wide parameter region.     

Chimeras in random non-complete networks of phase oscillators

We consider the simplest network of coupled non-identical phase oscillators capable of displaying a "chimera" state (namely, two subnetworks with strong coupling within the subnetworks and weaker coupling between them) and systematically investigate the effects of gradually removing connections within the network, in a random but systematically specified way. We average over ensembles of networks with the same random connectivity but different intrinsic oscillator frequencies and derive ordinary differential equations (ODEs), whose fixed points describe a typical chimera state in a representative network of phase oscillators. Following these fixed points as parameters are varied we find that chimera states are quite sensitive to such random removals of connections, and that oscillations of chimera states can be either created or suppressed in apparent bifurcation points, depending on exactly how the connections are gradually removed.