混沌——自然界中的一种普遍运动形式

 科学家的天职就是探索大自然的规律。几个世纪以来,物理学家坚持不懈地研究大自然中物质运动的规律,取得了一系列辉煌成就,构筑了接近完美的物理学大厦。很长一段时间物理学界认为“只要给我初始条件,我就可以决定未来的一切”。     

一种基于遗传算法的混沌系统参数估计方法

通过构造一个适当的适应度函数,将混沌系统的参数估计问题转化为一个参数的寻优问题,然后利用遗传算法的全局优化搜索能力对其进行求解.以典型的Lorenz混沌系统为例进行了数值模拟.实际数值模拟表明,使用这种方法可以有效地对混沌系统的参数进行估计 关键词： 混沌系统 参数估计 遗传算法     

20世纪的科学发展

 作为马克斯·玻恩的研究生,1928年我在哥丁根开始了自己的科学研究生涯。60多年来,亲眼目睹了科学的巨大发展。尽管科学的特征在很多方面发生了改变,但它探索自然的基本思想仍保持不变。     

一阶时滞混沌的参数辨识

估计混沌系统的未知参数是混沌控制与同步中必须解决的关键问题.针对两种不同类型的时滞混沌系统中的未知参数的辨识问题，将系统的未知参数看作系统的未知状态，利用非线性状态观测器理论进行参数估计，通过选取观测器中非线性增益函数，使得闭环误差系统指数或渐进稳定，从而给出参数估计器存在的充分条件.以典型的时滞Logistic系统为例进行了数值模拟，数值仿真结果表明，使用该方法可以对时滞混沌系统的未知参数进行有效地估计.     

一种分数阶混沌系统同步的自适应滑模控制器设计

针对分数阶混沌系统的同步问题, 基于滑模控制理论和自适应控制理论, 设计了一个具有较强鲁棒性的分数阶积分滑模面, 并提出了一种自适应滑模控制器在不消除非线性项的情况下实现一类三维分数阶混沌系统同步的方法. 利用所设计的自适应滑膜控制器实现了分数阶Chen系统、分数阶Liu系统以及分数阶Arneodo系统的混沌同步. 数值模拟仿真结果验证了所设计的控制器的有效性和可行性.     

一种新的分段混沌系统的同步控制

利用状态观测器思想构造驱动和响应系统，实现了一个新近提出的分段线性混沌系统的同步控制，并且推导了两个不同初值的系统实现同步的充分条件.理论分析说明该方法对原系统结构没有特殊要求，无需求解Lyapunov函数，适合应用于分段混沌系统.仿真实验的良好结果验证了该算法的有效性，对于不同初值的分段系统均能实现快速同步.同时该算法适用于一类分段混沌系统的同步控制. 关键词： 分段线性混沌系统 状态观测器 同步控制     

一种具有恒Lyapunov指数谱的混沌系统及其电路仿真

提出了一种新的具有恒Lyapunov指数谱的三维混沌系统,该系统含有六个参数,其中一个方程含有一个非线性乘积项,一个方程含有平方项.通过理论推导、数值仿真、Lyapunov维数、Poincare截面图、Lyapunov指数谱和分岔图研究了系统的动力学特性,并分析了不同参数变化对系统动力学行为的影响,其中,平方项系统参数变化时,系统的Lyapunov指数谱保持恒定,输出信号中的两维信号的幅值与参数呈幂函数关系变化,其指数为－1/2,第三维信号的幅值保持在同样的数值区间.最后,设计了该混沌系统的硬件电路并运用Multisim软件对该电路进行仿真实验,证实了该混沌系统的可实现性. 关键词： 混沌系统 恒Lyapunov指数谱 Poincare截面图 混沌电路     

一种多混沌系统公钥密码算法的安全性分析

最近，Ranjan利用m组混沌系统及线性变换组合方法提出一种混沌公钥密码.安全分析表明攻击该公钥密码难度为(NP)^m，其中N，P分别为密钥空间大小及线性变换复杂度.由于向量任意的线性变换都能映射为向量2-范数简单的幅度变化，据此提出一种仅依赖公钥、初始向量及算法结构的私钥攻击算法.分析与实验结果均表明该多混沌公钥密码无法抵抗此类攻击，并且该分析方法可以有效攻击各种多混沌公钥密码算法. 关键词： 公钥密码 多混沌系统 密码分析     

一种新型的四维多翼超混沌吸引子及其在图像加密中的研究

提出了一种新的能产生多翼混沌吸引子的四维混沌系统,该系统在不同的参数条件下能产生混沌、超混沌吸引子.然后对此混沌系统的一些基本的动力学特性进行了理论分析和数值仿真,如平衡点、Poincaré映射、耗散性、功率谱、Lyapunov指数谱、分岔图等.同时设计了一个模拟振荡电路实现四翼超混沌吸引子,硬件电路模拟实验结果与数值仿真结果相一致.最后将此四维多翼超混沌系统用于物理混沌加密和高级加密标准加密级联的混合图像加密算法,这种利用物理混沌不可预测性的混合加密系统,不存在确定的明文密文映射关系,且密文统计特性也比其他加密系统要好.     

一种基于遍历性的混沌加密新算法

分析了E.Álvarez密码系统的加密方法及其弱点,在此基础上给出了一种基于遍历性的混沌加密新算法。即以混沌系统的控制参数和初始点为密钥,迭代混沌映射以便产生一个比特链,在该比特链中搜索明文分组,记下迭代次数作为密文分组。新算法避免了E.Álvarez密码方案中的若干弱点,增强了密码系统的安全性。最后通过对Logistic映射的仿真研究,验证了新密码系统满足密码学中的混淆和散布特性,并进而阐明了新密码系统的有效性。     

一种基于混沌系统的新型图像加密算法

针对加密算法对明文敏感性较低的问题,提出了一种基于混沌系统的新型图像加密算法。采用SHA256函数对明文图像进行计算得到初值,将初值代入混沌系统生成伪随机序列,进一步使用该序列完成对明文图像的置乱。使用并行扩散机制对置乱图像进行第一轮扩散,在此基础上利用DNA动态编码技术进行第二轮扩散。对DNA矩阵解码得到二进制矩阵,进一步转化为十进制矩阵,得到加密图像。进行了计算机仿真分析和对比,通过对统计特性、差分特性、信息熵、密钥和鲁棒性的分析与测试,表明该算法安全性较好且易于实现,具有较大的应用前景。     

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.     

控制单模激光Haken-Lorenz系统混沌的一种有效方法

基于变量脉冲反馈法(VPF)的设计思想,提出了一种控制非线性系统中混沌的新方法——变量变化率脉冲反馈(VRPF)法.将此方法应用到单模激光Haken-Lorenz系统混沌的控制中,计算机模拟结果表明,通过恰当地选择反馈系数和脉冲间隔,可以将系统稳定在1p、2p、3p…2mp、3np以及2mp×3np这样不同的周期轨道,并且获得同一周期轨道的反馈系数和脉冲间隔并不是唯一的.     

一种基于超混沌系统的立体图像零水印算法

为了在不改变立体图像质量的前提下对立体图像实施版权保护,提出了一种基于超混沌离散系统的立体图像零水印算法. 该算法利用立体图像左右视点小波变换域低频子带视差的稳定性以及离散余弦变换直流系数稳定的特点构造了一种视差零水印. 在水印构造过程中,利用了超混沌离散系统的初始值敏感性、参数密钥空间大和动力学行为复杂等特性映射视差零水印的 位置信息,从而增强了水印算法的安全性.此外,还分析了水印安全性与水印容量之间的关系. 实验结果表明,该立体图像视差零水印算法对加噪、滤波、压缩、剪切、图像放大和缩小等各种对称和非对称攻击表现出了 较强的鲁棒性.     

混沌状态下永磁同步发电机的故障诊断——LMI法研究

本文以永磁同步风力发电机为研究对象, 在两相同步旋转坐标系下建立了永磁同步发电机的数学模型. 应用时间尺度和线性仿射变换建立了系统混沌模型, 验证了系统在某些参数和工作条件下会出现混沌运动. 随后在考虑系统不确定性的情况下设计了故障观测器, 在系统发生故障时, 通过所设计的故障观测器能对混沌状态下永磁同步发电机的故障做出准确估计. 仿真结果表明基于线性矩阵不等式方法的故障观测器能够对系统故障做出快速准确的诊断. 关键词： 永磁同步发电机 混沌 非线性不确定系统 故障诊断     

一种时延范德波尔电磁系统中的复杂行为(Ⅰ)——分岔与混沌现象

建立了一种可积的无穷维系统——时延范德波尔电磁系统，采用Poincaré映射分析了系统随参数E和λ变化发生的分岔与混沌现象，发现这种时延系统具有复杂的非线性动力学特性，例如吸引子共存、间歇性混沌、类似边界碰撞分岔通向混沌以及周期增加的现象.在研究系统时间混沌行为的同时，还对空间混沌行为进行了初步分析，通过描绘空间分布图发现时延范德波尔电磁系统随参数E和λ变化时，在空间中会呈现出周期和混沌等不同的图案. 关键词： 分岔 混沌 无穷维系统 时延范德波尔电磁系统     

一种时延范德波尔电磁系统中的复杂行为(Ⅱ)——时空混沌图案动态

对于一个由线性无损传输线加非线性边界条件组成的简单无穷维电磁系统，应用行波理论确定了电压反射波的局部映射关系.数值仿真结果表明，当系统参数发生变化时，传输线沿线电压存在着非常丰富的时空非线性现象.通过描绘出空间振幅变化图和时空行为发展图，定性分析了传输线沿线电压的时空混沌图案动态，为研究和理解时空混沌提供了一种良好的可求解模型. 关键词： 图案 时空混沌 无穷维系统 时延范德波尔电磁系统     

不确定时变混沌系统的一种自适应无抖振变结构控制

混沌系统的一般变结构控制方法存在高频抖振和需要事先已知系统不确定项的上界等不足，针对这些不足，以一类不确定时变混沌系统为例，提出了自适应无抖振变结构控制（ACFVSC）方法，以控制混沌系统到任意设定轨道.该方法不仅能消除滑模面附近的抖振现象，实现渐近跟踪，而且不需要“不确定项的上界已知”的先验知识.ACFVSC的渐近跟踪分析与仿真结果都表明，只要选择合适的控制器参数，就能在有限时间内达到任意的设定跟踪精度. 关键词： 不确定时变混沌系统 变结构控制 无抖振     

一种控制掺铒光纤激光器超混沌的方法——非线性延时反馈参数调制法

提出一种非线性延时反馈参数调制法来控制混沌/超混沌，给出了利用这种方法控制处于超混沌状态的双环掺铒光纤激光器的方案.数值模拟表明，只要延时时间和反馈强度合适就可以把双环掺铒光纤激光器从超混沌状态成功地控制到不同的周期状态. 关键词： 掺铒光纤激光器 超混沌 非线性延时反馈参数调制 混沌控制     

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