平面不可压缩Navier-Stokes方程五模系统的力学机理及能量演化

该文研究了平面不可压缩Navier-Stokes方程五模系统的力学机理及能量演化问题,通过将五模混沌系统转换成Kolmogorov形系统,把系统的力矩分为三种类型:惯性力矩,耗散力矩和外力矩.通过不同力矩的结合分析和研究了系统产生混沌的关键因素和物理意义.讨论了能量与雷诺数之间的关系.研究表明三种力矩的耦合是产生混沌的必要条件,而且只有耗散力矩和驱动力矩(外力矩)相匹配时,系统才能产生混沌,其中任何两种力矩耦合均不可能产生混沌.外力矩给系统提供能量,导致系统失稳出现分岔与混沌.引进Casimir函数分析系统的动力学行为和能量演化,并估计混沌吸引子的界.Casimir函数反映了能量转换和轨道与平衡点间的距离.     

Couette-Taylor流的力学机理与能量转换

同轴圆筒间Couette-Taylor流问题是典型的旋转流动问题,它是层流到湍流过渡的范例,国内外众多学者对其进行了深入的研究.该文探讨Couette-Taylor流问题的力学机理与能量转换,通过将Couette-Taylor流三模混沌系统转换成Kolmogorov形系统,把系统的力矩分为四种类型:惯性力矩,内力矩,耗散力矩和外力矩.通过不同力矩的结合分析和研究了Couette-Taylor流产生混沌的关键因素和物理意义.研究了哈密顿能量,动能和势能之间的相互转换.讨论了能量与雷诺数之间的关系.研究表明四种力矩的耦合是产生混沌的必要条件,而且只有耗散力矩和驱动力矩(外力矩)相匹配时,系统才能产生混沌,其中任何三种力矩耦合均不可能产生混沌.圆筒旋转产生的外力矩供给系统能量,能量增长导致流动失稳,从而产生泰勒漩涡和混沌,进而得出了Couette-Taylor流的能量转换和物理意义.引进Casimir函数分析系统的动力学行为和能量转换,并估计混沌吸引子的界.Casimir函数反映了能量转换和轨道与平衡点间的距离,数值结果仿真出它们之间的关系.     

分数阶双指数混沌系统的自适应滑模同步

研究了分数阶双指数混沌系统的自适应滑模同步问题.通过设计滑模函数和控制器,构造了平方Lyapunov函数进行稳定性分析.利用Barbalat引理证明了同步误差渐近趋于零,获得了系统取得自适应滑模同步的充分条件.数值仿真结果表明:选取适当的控制器及与滑模函数,分数阶双指数混沌系统取得自适应滑模同步.     

基于主动滑模控制的混沌系统函数投影同步

研究了一类混沌系统的函数投影同步问题.基于Lyapunov稳定性理论和主动滑模控制方法,设计了主动滑模控制器,实现混沌系统的函数投影同步.数值仿真验证了该控制器的有效性和正确性.     

受扰不确定混沌系统的双路组合函数投影同步

研究了具有未知参数和外界扰动的多个混沌系统之间的双路组合函数投影同步问题.首先给出了由四个混沌驱动系统和两个混沌响应系统组成的双路组合函数投影同步系统的定义,然后以Lyapunov稳定性理论和不等式变换方法为分析依据,设计了鲁棒自适应控制器和参数自适应律,使得两路同步系统中的响应系统和驱动系统按照相应的函数比例因子矩阵实现同步,并有效克服未知有界干扰和未知参数的影响.相应的理论分析和数值仿真证明了该同步方案的可行性和有效性.     

超混沌系统的函数投影同步与参数辨识

研究了一参数未知超混沌系统的函数投影同步问题．基于李雅谱诺夫稳定性理论,设计了实现混沌系统函数投影同步的有效非线性控制器,可以快速实现超混沌系统的加速函数投影同步,同时设计了参数控制律,有效的辨识了系统的未知参数,数值仿真验证了理论分析和数值计算的正确性．     

一类混沌系统的函数矩阵投影同步

研究了一类混沌系统的函数矩阵投影同步问题,基于函数矩阵方法,利用Lyapunov稳定性理论和极点配置理论,设计了两个连续混沌系统之间的同步方案,同时设计了两个离散混沌系统之间的同步方案,实现了驱动系统与动态系统按给定的函数矩阵投影同步,并给出了证明,通过对Lorenz混沌系统,和Henon系统的数值模拟,表明了该方法的有效性.     

不同超混沌系统的最优同步

在参数未知的情况下,通过设计最优控制器和参数自适应律实现了新的四维混沌系统与超混沌吕系统的同步.接着根据Lyapunov稳定性原理和Hamilton-Jacobi-Bellman方程,选取Lyapunov函数和合适的性能指标函数从理论上证明这种方法的有效性.理论证明结果表明所设计的控制器能使性能指标函数取得最小值,是最优的.最后又通过matlab软件对同步系统进行数值仿真,仿真结果显示驱动系统与响应系统能够很好地达到了同步,表明方法是可行有效的.     

新的分数阶混沌系统及其同步

提出一个新的分数阶混沌系统,该系统含有三个参数,三个非线性项.通过理论分析,给出了分数阶混沌系统存在混沌吸引子的必要条件,通过数值仿真给出了混沌吸引子的图像,接着设计自适应同步控制器和参数自适应律,实现分数阶混沌系统的同步,数值仿真的结果表明设计控制器很好的实现了驱动系统和响应系统的同步.     

超混沌分数阶Bao系统的自适应滑模同步控制

研究超混沌分数阶Bao系统自适应滑模同步,设计出分数阶滑模函数、适应规则和控制器,取得超混沌分数阶Bao系统自适应滑模同步的充分条件,文末用MATLAB数值仿真验证了所得结论.     

复杂网络混沌系统的最优控制

考虑到控制系统能量限制的要求,确定了一个二次目标函数,基于最优控制理论给出了复杂网络混沌系统的最优控制律,利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性,数值结果证明了该方法的有效性.     

受扰不确定混沌系统的降阶修正函数投影同步

研究了具有不同阶数的受扰不确定混沌系统的降阶修正函数投影同步问题.基于Lyapunov稳定性理论和自适应控制方法,设计了统一的非线性状态反馈控制器和参数更新规则,使得混沌响应系统按照相应的函数尺度因子矩阵和混沌驱动系统的部分状态变量实现同步.方法考虑了实际系统中的模型不确定性和外界扰动,具有较强的实用性和鲁棒性.数值仿真证明了控制方法的有效性.     

磁性刚体航天器的混沌姿态运动

研究在地球万有引力场和磁场中的磁性刚体航天器在圆轨道上的混沌姿态运动。利用动量矩原理建立了系统的动力学模型。应用Melnikov方法证明了存在复杂非游荡Cantor集。分别采用时间历程、功率谱、Poincaré映射和Liapunov指数对系统动力学行为进行了数值研究。数值仿真表明,随着磁场力矩的增强,系统准周期环面破裂而出现混沌。     

离散系统的广义混沌控制

针对确定性离散动力学系统的混沌控制与反控制问题,从配置Lyapunov指数出发,提出一种实现混沌控制与反控制的一般性方法.首先给出了受控系统混沌判断的特征值条件,满足该条件的系统,将产生Devaney意义下的混沌和Li-Yorke意义下的混沌.然后通过引入非对角型反馈来调整系统雅可比矩阵元素,灵活配置系统Lyapunov指数的数值和符号,从而实现离散系统的混沌控制或反控制.给出了必要的证明和仿真实例,仿真结果表明了算法的有效性.     

Chen混沌系统的非线性全局同步控制

研究了Chen提出的一个新的混沌系统的混沌同步问题,利用非线性控制方法设计了三种混沌同步控制器,并用李雅普诺夫方法证明了在混沌控制器作用下,驱动、响应混沌系统可以实现全局同步.数值仿真结果表明,所设计的三种混沌控制器都能有效的实现混沌同步,并且具有很强的鲁棒性.     

基于多切换传输的复变量混沌系统的有限时组合同步控制

针对一类复变量混沌系统, 研究了基于多切换传输的有限时同步控制问题.首先,针对网络信号在传输过程中的同步模式,分析了多个混沌系统之间的多切换同步行为.其次,基于预设的切换传输规则,给出了有限时组合同步的定义.进而,依据有限时稳定性理论,设计了一类实现快速同步的控制器,并给出了有限时组合同步的充分条件.最后,通过数值仿真和分析验证了所设计控制方案的有效性.     

高维混沌在疾病流行过程研究中的应用

以本溪市１９５５～１９９６年的猩红热、流脑、肝炎和伤寒逐月发病的数据为根据,利用混沌动力学中“相空间技术”,对疾病流行过程进行能量谱分析及混沌分析。发现流脑和伤寒的流行过程是混沌的;并得到本溪流脑和伤寒数据的混沌迭代模型。在模型参数变化范围内,流脑经历了周期状态、混沌状态、吸引不动的稳定状态之间的转换;伤寒经历了周期状态、混沌状态之间的转换;这表明疾病流行过程是复杂的。给出疾病流行的“阈值”,以控     

一个新混沌系统及错位投影同步通讯方案

提出了一个新的混沌系统,该系统含有五个参数,每个状态方程均含有非线性乘积项.通过理论推导,数值仿真,Lyapunov指数、Lyapunov维数、分岔图研究其基本的动力学特性,并分析了改变参数时系统的动力学行为的变化.本文研究了该系统的错位投影同步,设计了非线性控制器,实现了两个初值不同的新系统的错位投影同步.另外,将该系统及错位投影同步方法应用到保密通信中,基于改进的混沌掩盖通讯原理,在发送端使用新系统信号对信息信号进行加密及传送,最后在同步后的接收端不失真地恢复出有用信号.数值仿真表明所设计的新的混沌系统具有复杂的动力学特性,适用于保密通讯.     

新三维自治混沌系统动力学性质研究

采用动力系统理论分析和计算机数值仿真相结合的方法,研究了一类新三维自治混沌系统的非线性动力学行为,如平衡点及其稳定性、不变集、混沌吸引子、吸引域等,从而展示了该混沌系统的丰富的动力学特性并且用matlab给出了相应的计算机模拟.创新点在于同时考虑了该混沌系统的最终界和全局吸引集,并且对于这个混沌系统的任意正参数,分别得到了该混沌系统最终界的一个参数族数学表达式和全局指数吸引集的一个参数族数学表达式,最后利用交集的思想分别得到了混沌系统最终界和全局吸引集的一个较小的数学表达式.混沌系统有望在实际保密通信中得到应用.     

一类分数阶超混沌系统修正函数投影同步的滑模控制

对一类具有未知参数的分数阶超混沌系统的修正函数投影同步进行研究.通过设计响应系统的补偿器,进而得到修正函数投影同步的误差系统.基于自适应滑模控制理论和分数阶微分系统的稳定性理论,设计了一种自适应同步的控制方案.通过选取自适应滑模控制器以及参数自适应控制率,最终实现了驱动系统和响应系统修正函数投影同步,并可以对不确定参数进行估计.最后针对结论,以分数阶超混沌L(u|¨)系统为例,利用Adams-Bashfortlh-Moultom算法进行数值仿真,其结果说明了该方法的有效性和可行性.