正弦周期信号微扰实现的混沌控制

研究了用正弦周期信号对非线性系统变量进行微扰，从而实现混沌控制的方法。研究结果表明，当外加周期信号的频率落入混沌系统的频带内，且微扰强度足够大时，可使混沌系统出现稳定的周期解。     

非线性自治系统频率特性及其利用

用数值模拟方法对三维非线性混沌系统进行了分析,发现衰减项参量的变化基本不影响系统的周期(指在同一周期内),并且系统基频与分频(基本周期与倍周期)之间还存在着近似的简单倍数关系.另外,还将Hopf分支理论中的实用分析方法应用到某些系统,解析地确定出系统开始出现稳定周期解(分岔)的临界位置、基本周期的近似值及分岔方向等有关特征量.进一步利用确定系统基本周期的方法以及基本周期和其他周期关系的规律,讨论了变量延迟反馈法控制混沌的两个实例 关键词： 自治系统 基本周期(频率) Hopf分支 混沌控制     

混沌振子系统周期解几何特征量分析与微弱周期信号的定量检测

提出了一种对微弱周期信号的定量检测方法.分析混沌振子系统在大尺度周期状态下的相对稳定输出时,发现了混沌振子系统输出周期解的平均面积是一个比较稳定的几何特征量.该几何特征量与待测信号幅值之间存在比较稳定的单调递增关系.在一定的参数条件下,几何特征量精度可达到10^-6V².利用混沌系统对随机噪声信号的免疫性和对微弱周期信号的敏感性,进一步建立了微弱周期信号的定量检测方法.仿真实验表明,随着待检测幅度的增加,在保证检测精度的同时,抗噪性能也随之增强. 关键词： 混沌振子系统 大尺度周期相态 周期解的几何特征量 微弱周期信号的定量检测     

统一混沌系统的状态Riccati方程同步法

利用改进的状态Riccati方程法，实现了统一混沌系统的状态同步控制.具有给定稳定度的状态调节器改善了系统同步过程的动态性能.理论推导和仿真实验均说明误差系统是渐近稳定的，与传统状态Riccati方程法的对比仿真实验表明，系统同步的动态性能得到了改善. 关键词： 统一混沌系统 混沌同步 状态Riccati方程     

基于PASCO系统的混沌摆实验

基于PASCO系统研制了受周期外力驱动的混沌摆实验仪,调节混沌摆系统的参量可演示非线性动力学特征行为,描绘了无驱动及有驱动下的系统相位图,并分析了初值敏感性、奇异性(奇异吸引子)现象.应用混沌摆的动力学方程,进行Matlab仿真实验.实验结果表明:混沌摆实验系统动力学的性质依赖于振动频率值,系统驱动振幅必须大于一定阈值是混沌相出现的必要条件.     

一个新四维非自治超混沌系统的分析与电路实现

在以Lorenz系统为基础的一个新超混沌系统上,加入一个驱动信号,组成了一个四维非自治超混沌系统.该系统基本动力学特性的变化,主要是通过控制外界输入信号的频率实现的.在不同的频率参数下,该系统体现出了周期轨、二维环面、混沌以及超混沌不同的动力学特性,其中周期轨特性较为显著.这个现象在数值仿真以及分形分析上得到了很好地验证.最后设计一个模拟电路,通过实验结果进一步验证了与数值仿真的一致性.     

双参数激光振荡输出系统中混沌的控制规律

研究了双参数激光振荡输出系统中混沌行为的控制问题，给出了控制混沌的不同参数变化方程，并进行了比较.数值计算结果表明：随着控制参数的改变，激光振荡输出的混沌态可控制到1周期、2周期、…2ⁿ周期.控制混沌的参数变化方程遵循特定的规律.最后，对相关问题进行了分析和讨论. 关键词：     

确定延迟反馈法控制混沌的可控性条件

基于数学上延迟（时滞）系统Hopf分支理论及分析方法，解析地确定出 用延迟反馈法可控制三阶自治混沌系统的一般条件.利用这种分析方法，着重从理论上 讨论了在控制意义下系统出现稳定周期解及由Hopf分支产生周期解的分支方向的判据.将这 些理论应用到三阶自治混沌系统的控制实例中，解析地得到使系统可控的参量区域.在该区 域内选择控制参量，通过数值模拟也得到控制系统从混沌到周期态的结果. 关键词： 延迟反馈 Hopf分支 控制混沌     

DC-DC buck变换器的混沌控制

基于DC-DC buck变换器电路,采用了一种新的混沌控制方法,即对混沌动力系统增加 一个具有分段二次函数x|x|形式的非线性反馈控制器,使该系统成功地控制到稳定的 周期轨道。数值仿真表明,该控制方法易于实现、控制代价小、结构简单。     

控制超混沌的电路实验

基于限幅法控制混沌的原理，设计了一个控制超混沌的实验电路，采用单限幅的方式，得到了被稳定住的不同的周期轨道，同时进行了数值模拟计算，模拟结果与实验结果相吻合。     

Physical mechanism of the chaotic detection of the unknown frequency of weak harmonic signal and effects of damping ratio on the detection results

In the zero-order approximation, we use the perturbation method of parameter with small magnitude to prove that the harmonic frequency in the solution of the equation is close to that of the driving force when the chaotic system from Duffing－Holmes equation stays in the stable periodic state, which is the physical mechanism of the detection of the unknown frequency of weak harmonic signal using the chaotic theory. The result of the simulation experiment shows that the method proposed in this paper, by which one can determine the frequency of the stable system from the number of circulation change of the phase state directionally across a fixed phase state point (x,\dot{x}) in fixed simulation time period, is successful. Analyzing the effects of the damping ratio on the chaotic detection result, one can see that for different frequency ranges it is necessary to carefully choose corresponding damping ratio α.     

基于参数切换算法的混沌系统吸引子近似及其电路设计

基于参数切换算法和离散混沌系统, 设计一种新的混沌系统参数切换算法, 给出了两算法的原理. 采用混沌吸引子相图观测法, 研究了不同算法下统一混沌系统和Rössler混沌系统参数切换结果, 最后引入方波发生器, 设计了Rössler混沌系统参数切换电路. 结果表明, 采用参数切换算法可以近似出指定参数下的系统, 其吸引子与该参数下吸引子一致; 基于离散系统的参数切换结果更为复杂, 当离散序列分布均匀时, 只可近似得到指定参数下的系统; 相比传统切换混沌电路, 参数切换电路不用修改原有系统电路结构, 设计更为简单, 输出结果受方波频率影响, 通过加入合适频率的方波发生器, 数值仿真与电路仿真结果一致.     

利用阵发混沌现象测定未知信号参数

利用Duffing方程对频率的极端敏感性产生阵发混沌现象,研究了一种利用该现象定量检测未知的微弱周期信号的各项参数的新方法,通过理论分析和实例仿真证明了该方法的可行性,并针对仿真结果提出了改进措施,提高了检测精度.     

Controlling chaos based on an adaptive nonlinear compensator mechanism

The control problems of chaotic systems are investigated in the presence of parametric uncertainty and persistent external disturbances based on nonlinear control theory. By using a designed nonlinear compensator mechanism, the system deterministic nonlinearity, parametric uncertainty and disturbance effect can be compensated effectively. The renowned chaotic Lorenz system subjected to parametric variations and external disturbances is studied as an illustrative example. From the Lyapunov stability theory, sufficient conditions for choosing control parameters to guarantee chaos control are derived. Several experiments are carried out, including parameter change experiments, set-point change experiments and disturbance experiments. Simulation results indicate that the chaotic motion can be regulated not only to steady states but also to any desired periodic orbits with great immunity to parametric variations and external disturbances.     

动力学变换法探测连续系统不稳定周期轨道

本文利用动力学变换方法和庞加莱截面方法对两种连续混沌动力学系统进行不稳定周期轨道探测研究, 并对Lorenz系统进行了替代数据法检验.结果表明:基于庞加莱截面的动力学变换改进算法 可有效探测连续混沌动力学系统中的不稳定周期轨道.     

一类新混沌系统的线性状态反馈控制

研究了一类新混沌系统的控制问题.利用Routh-Hurwitz准则对受控系统进行了稳定性分析，结合线性状态反馈方法理论上严格证明了达到控制目标反馈系数的选择原则.数值研究证明了该方法能够有效地控制混沌系统到失稳的平衡点或周期解，同时控制效果在弱噪声干扰下具有很强的鲁棒性. 关键词： 新混沌系统 线性状态反馈控制 Routh-Hurwitz准则 噪声     

大参数周期信号随机共振解析

通过调节双稳系统参数实现大参数频率范围内周期信号的随机共振, 在工程上具有重要意义. 推导了双稳系统参数的归一化变换, 利用归一化变换原理对大参数周期信号的随机共振进行了数值仿真, 阐明该原理适用于任意频率周期信号. 对大参数随机共振用电路模拟进行了实验验证, 揭示了通过调节双稳系统参数可以实现大参数频率范围内的随机共振. 分析了二次采样实现大参数周期信号随机共振的机理, 通过数值仿真与参数归一化变换方法进行了比较. 仿真结果表明, 在输入信号幅度变化的情况下, 二次采样方法易出现发散现象, 而归一化变换具有更好的稳定性与适应性.     

The use of ultrasound-stimulated acoustic emission in the monitoring of modulus changes with temperature

It has been previously shown that the amplitude of the ultrasound-stimulated acoustic emission (USAE) signal is sensitive to tissue temperature and, therefore, can help detect it. Its amplitude, however, is sensitive to both acoustical and mechanical parameters, that at most frequencies have opposite effects due to temperature. In this paper, we explore the feasibility of using a frequency shift of the resonant peaks of the USAE signal for monitoring the tissue stiffness variation with temperature. In a numerical simulation, the variation of the frequency shift at different temperatures is shown. Then, in a series of experiments involving a gel phantom and porcine muscle tissue, the frequency shift variation is shown to follow the known stiffness changes due to temperature. It is also shown that this shift indicates reversible changes as well as the onset of thermal coagulative necrosis. The necrosis is marked by a monotonically increasing positive frequency shift. It was thus shown that the USAE spectrum peaks undergo a negative shift (or, downshift) when the stiffness decreases and a positive shift (or, upshift) when the stiffness increases. The experimental frequency shifted around a peak at 22.1-22.5 kHz within a range of -250 to 80 Hz and -200 to 250 Hz for the gel and muscle tissue for the temperatures of 25-70 and 30-70 degrees C, respectively. Simulation and ex vivo experimental results indicate that the USAE frequency shift method can help decouple the mechanical from the acoustical parameter dependence as well as detect the onset of thermal coagulative necrosis.     

Analysis of a kind of Duffing oscillator system used to detect weak signals

The stability of the periodic solution of the Duffing oscillator system in the periodic phase state is proved by using the Yoshizaw theorem, which establishes a theoretical basis for using this kind of chaotic oscillator system to detect weak signals. The restoring force term of the system affects the weak-signal detection ability of the system directly, the quantitative relationship between the coefficients of the linear and nonlinear items of the restoring force of the Duffing oscillator system and the SNR in the detection of weak signals is obtained through a large number of simulation experiments, then a new restoring force function with better detection results is established.