分数阶状态空间系统的稳定性分析及其在分数阶混沌控制中的应用

基于Lyapunov稳定性理论,针对分数阶状态空间系统模型,提出一种稳定性判定方法,并给出了数学证明. 运用该稳定性理论无需求解平衡点,而方便地选择出控制项,对分数阶状态空间系统进行控制. 本文以分数阶统一混沌系统作为控制对象,将所提出的稳定性理论应用于该系统的控制中,仿真结果验证了该理论的有效性. 关键词： 分数阶 状态空间系统 稳定性 统一混沌系统     

一种分数阶非线性系统稳定性判定定理的问题及分析

分数阶非线性系统稳定性理论的研究对于分数阶混沌系统同步控制的应用具有重要价值,将分数阶非线性系统稳定性判断转化为相应整数阶非线性系统稳定性判断的探讨很有意义.通过实例表明了:对于时变系数矩阵,如果整数阶系统稳定,其对应的阶次小于1的分数阶系统也稳定的判定定理是错误的,并分析了问题产生的原因.     

一类分数阶混沌系统的研究

推广了一类分数阶混沌系统并证明了这类分数阶混沌系统的拓扑等价性,指出分数阶系统产生混沌吸引子的必要条件是系统平衡点的稳定性不变.通过数值模拟表明,此分数阶系统与整数阶系统一样仍然产生一对互不相交的2-涡卷混沌吸引子. 关键词： 分数阶 混沌 稳定性     

基于区间系统理论的分数阶混沌系统同步

通过设计一个非线性反馈控制器,实现了分数阶混沌系统的同步.与其他的分数阶混沌系统同步方法相比,提出的控制器设计方法保留了部分误差系统中的非线性项,而没有完全抵消同步误差系统的非线性项,有效改善了误差系统的控制性能.同时,应用区间分数阶线性时不变系统稳定性原理和线性矩阵不等式技术,得到了一个新的分数阶混沌系统同步的充分条件,进而获得的控制器保证了混沌系统同步.仿真结果验证了提出方法的有效性. 关键词： 区间分数阶时不变系统 分数阶混沌系统 混沌同步     

分数阶系统有限时间稳定性理论及分数阶超混沌Lorenz系统有限时间同步

研究了分数阶系统有限时间稳定性理论及分数阶混沌系统的同步问题.根据分数阶微分性质及分数阶系统稳定性理论,建立了分数阶系统有限时间稳定性理论并进行了证明.根据该理论设计控制器实现了分数阶超混沌Lorenz系统有限时间同步并运用数值仿真进行了验证. 关键词： 分数阶 超混沌Lorenz系统 稳定 有限时间同步     

间歇同步分数阶统一混沌系统

根据分数阶微分方程的性质,研究了间歇控制分数阶系统的稳定性,提出了间歇控制分数阶系统的一般理论并给出了数学证明. 根据该理论设计控制器实现了分数阶统一混沌系统的间歇同步, 数值仿真验证了该理论的正确性. 关键词： 分数阶 统一混沌系统 间歇同步 稳定性     

分数阶Liu系统与分数阶统一系统中的混沌现象及二者的异结构同步

对近几年提出的Liu混沌系统和统一混沌系统，研究了其分数阶系统的混沌动力学行为，发现低于三阶的两系统均存在混沌吸引子，且存在混沌的最低阶数仅为0.3，并计算了存在混沌时系统的最大Lyapunov指数，证明了混沌的存在性；利用Active控制技术实现了分数阶Liu系统与分数阶Lorenz系统及分数阶Lü系统的异结构同步.理论分析及数值实验都证明了该同步方案的有效性. 关键词： 分数阶Liu系统 分数阶统一系统 混沌 异结构同步     

一种异结构分数阶混沌系统投影同步的新方法

基于Lyapunov稳定性理论和分数阶系统稳定理论以 及分数阶非线性系统性质,提出了一种用来判定分数阶混沌系统是 否稳定的新的判定定理,并把该理论运用于对分数阶混沌系统的控制与 同步,同时给出了数学证明过程,严格保证了该方法的正确性与一般适用性. 运用所提出的稳定性定理,实现了异结构分数阶混沌系统的投影同步. 对分数阶Lorenz混沌系统与分数阶Liu混沌系统实现了投影同步; 针对四维超混沌分数阶系统,也实现了异结构投影同步. 该稳定性定理避 免了求解分数阶平衡点以及Lyapunov指数的问题,从而可以方便地选 择出控制律,并且所得的控制器结构简单、适用范围广. 数值仿真的结果取得了预期的效果,进一步验证了这一稳定性定理的 正确性及普遍适用性.     

基于分数阶滑模面控制的分数阶超混沌系统的投影同步

本文通过设计一个新型的含分数阶滑模面的滑模控制器,应用主动控制原理和滑模控制原理,实现了一个新分数阶超混沌系统和分数阶超混沌Chen系统的投影同步.应用Lyapunov理论,分数阶系统稳定理论和分数阶非线性系统性质定理对该控制器的存在性和稳定性分别进行了分析,并得到了异结构分数阶超混沌系统达到投影同步的稳定性判据.数值仿真采用分数阶超混沌Chen 系统和一个新分数阶超混沌系统的投影同步,仿真结果验证了方法的有效性. 关键词： 分数阶滑模面滑模控制器 稳定性分析 分数阶超混沌系统 投影同步     

分数阶混沌系统与整数阶混沌系统之间的同步

基于追踪控制的思想,利用分数阶系统稳定性理论,实现了分数阶混沌系统与整数阶混沌系统之间的混沌同步,给出了补偿器和反馈控制器的选择方法.以三维分数阶Chen系统和三维整数阶Lorenz混沌系统之间的混沌同步为例进行了数值仿真和电路仿真.研究表明了该同步方法的有效性。     

分数阶系统的一种稳定性判定定理及在分数阶统一混沌系统同步中的应用

根据Lyapunov稳定定理及其逆定理和分数阶系统稳定定理,提出了如果整数阶系统稳定,其对应的阶次小于1的分数阶形式的系统也稳定的分数阶系统稳定的判定定理,并给出了详细的证明过程.并将该理论运用于分数阶混沌系统的同步,实现了未知参数分数阶统一混沌系统的自适应同步,仿真结果证实了该理论的正确性. 关键词： 分数阶系统 混沌 Lyapunov稳定定理 Lyapunov稳定逆定理     

Lie symmetry theorem of fractional nonholonomic systems

The Lie symmetry theorem of fractional nonholonomic systems in terms of combined fractional derivatives is estab- lished, and the fractional Lagrange equations are obtained by virtue of the d＇Alembert-Lagrange principle with fractional derivatives. As the Lie symmetry theorem is based on the invariance of differential equations under infinitesimal trans- formations, by introducing the differential operator of infinitesimal generators, the determining equations are obtained. Furthermore, the limit equations, the additional restriction equations, the structural equations, and the conserved quantity of Lie symmetry are acquired. An example is presented to illustrate the application of results.     

Uniqueness,reciprocity theorem,and plane waves in thermoelastic diffusion with a fractional order derivative

In this work, a theory of thermoelasticity with diffusion is taken into consideration by using the methodology of fractional calculus. The governing equations for particle motion in a homogeneous anisotropic fractional order generalized thermoelastic diffusive medium are presented. Uniqueness and reciprocity theorems are proved. The plane wave propagation in the homogeneous transversely isotropic thermoelastic diffusive medium with fractional order derivative is studied. For the two-dimensional problem, there exist a quasi-longitudinal wave, a quasi-transverse wave, a quasi-mass diffusion wave, and a quasi-thermal wave. From the obtained results, the different characteristics of waves, like phase velocity, attenuation coefficient, specific loss, and penetration depth, are computed numerically and presented graphically. Some special cases are also discussed.     

Studying the intermittent stable theorem and the synchronization of a delayed fractional nonlinear system

In this paper, an intermittent synchronizing delayed fractional nonlinear system is studied. We propose a novel intermittent stable theorem for the delayed fractional system and derive a new synchronization criterion for delayed fractional systems by means of fractional stable theorem and the differential inequality method. Intermittent synchronizing fractional delayed Newton-Leipnik system is taken as an illustrative example and numerical simulation of this example is presented to show the feasibility and effectiveness of the proposed theorem.     

The stability control of fractional order unified chaotic system with sliding mode control theory

This paper studies the stability of the fractional order unified chaotic system with sliding mode control theory. The sliding manifold is constructed by the definition of fractional order derivative and integral for the fractional order unified chaotic system. By the existing proof of sliding manifold, the sliding mode controller is designed. To improve the convergence rate, the equivalent controller includes two parts: the continuous part and switching part. With Gronwall’s inequality and the boundness of chaotic attractor, the finite stabilization of the fractional order unified chaotic system is proved, and the controlling parameters can be obtained. Simulation results are made to verify the effectiveness of this method.     

基于自适应主动及滑模控制的分数阶超混沌系统异结构反同步

以超混沌Chen系统和超混沌Lorenz系统为例,研究了慢时变参数超混沌系统的反同步问题.首先利用主动控制的思想,消去超混沌系统中的非线性部分,然后基于Lyapunov稳定性理论,合理地选取参数自适应控制律,很好的解决了时变参数的参数摄动问题,从而实现了两个超混沌系统的反同步.在此基础之上,又进一步研究了分数阶超混沌系统,使用滑模控制方法对其进行控制,理论上分析了该方法的可行性.数值模拟实验进一步验证了所提出方法的有效性. 关键词： 超混沌 分数阶 自适应 滑模