混沌吸引子的对称破缺激变

许多非线性动力系统都有某种对称性,在不同情形下可有不同的表现形式,但始终保持其对称的特点.不同对称形式间的转变导致对称破缺分岔或激变.关于非线性动力系统中相空间运动轨道的对称破缺分岔,已有大量研究工作,但绝大多数是指周期或拟周期相轨的对称破缺,偶尔提到对称系统中的混沌相轨也存在“对偶性”.最近,在简谐外激Duffing系统周期轨道对称破缺引发鞍-结分岔的研究中,得到了分岔后由Poincaré映射点间断流构成的图像,其中包括两个稳定周期结点、一个周期鞍点,及其稳定流形与不稳定流形,均较规则.本工作研究了正弦 关键词： 对称破缺 混沌 激变 分形吸引域     

Frenkel-Kontorova模型中基底势振动的影响

基于一维Frenkel-Kontorova模型, 研究了振动的基底势对系统纳米摩擦现象的影响. 分别在相邻原子间的距离与周期势场的周期比为不公度(incommensurate)、可公度(commensurate)两种情形下, 探讨了基底势振动的振幅和频率对滞回现象(hysteresis)、最大静摩擦力以及超滑现象的作用机理. 两种情形下, 固定频率, 随着振幅的增大, 滞回区域的面积以及最大静摩擦力都将减小, 对于不同的频率, 减小的趋势不同. 系统甚至产生了超滑现象. 但当频率过大时, 振幅的改变不会影响滞回区域的面积以及最大静摩擦力的大小, 此时与基底不加振动时的情形一致; 当振幅固定, 随着频率的增大, 滞回区域的面积将增大, 对于不同振幅, 增大的趋势不同. 特别地, 对于某些固定的振幅, 最大静摩擦力随着振动频率的增大先逐步减小直至出现超滑现象, 再进一步增大频率, 最大静摩擦力又转而逐步增大. 这一现象类似于共振, 表明存在最佳的振动频率促进系统内所有原子的共同运动, 使得整个系统的最大静摩擦力几乎消失. 另外, 两种情形的区别是, 对于某些固定的频率(如ω= 0.5)和不同的小振幅, 不可公度情形往往具有相同的平均终止速度, 而可公度情形则不同, 表明相同前提下后者具有更复杂的动力学行为. 关键词： Frenkel-Kontorova模型 滞回 最大静摩擦力 超润滑     

两种群随机动力系统的信息熵和动力学研究

随机种群动力学模型是研究种群间以及种群与不确定性环境间相互作用的动力学行为的数学模型. 本文从概率密度以及信息熵流、熵产生的演化角度探讨了两种群生态系统的Itô (或Statonovich)意义下随机模型的动力学行为.利用Fokker-Planck方程及其边界条件 和信息熵定义导出信息熵流(平均散度)和熵产生的关系式,并通过数值路径积分法捕 捉到熵流的非线性变化趋势以及信息熵的极值点位置与概率密度的快速迁移和分岔的联系. 应用数值路径积分法计算结果表明Itô (或Statonovich)意义下两种随机模型的概率密度 和信息熵的极值点位置不同但演化趋势一致.     

Stochastic resonance in the FitzHugh--Nagumo system driven by bounded noise

We investigate stochastic resonance (SR) in the FitzHugh--Nagumo system under combined bounded noise and weak harmonic excitation. Taking a spectral amplification factor as a signal-to-noise ratio, we show numerically that bounded noise can induce SR by adjusting either the intensity of bounded noise or its colour. Moreover, the increase of noise colour can enhance the SR and make the peak of the SR shift toward lower noise intensities, which is more feasible in practice. Since bounded noise is flexible to model random excitation, these findings may have some potential applications in engineering, neuroscience and biology.     

随机参激和外激联合作用下非线性动力系统的路径积分解

将基于Gauss Legendre公式的路径积分法推广到随机参激和外激联合作用的非线性动力系统.研究了受高斯白噪声参激和外激联合作用的非线性振子，将所得路径积分解与其精确解（满足一定条件时该系统存在精确解）或Monte Carlo随机模拟结果相比较，充分验证了路径积分的准确性.并借助路径积分数值解，捕捉到该随机系统的一维P分岔. 关键词： 路径积分 P分岔 随机参激 随机外激     

Comments on “Non-existence of Shilnikov chaos in continuous-time systems”

Comments on "Non-existence of Shilnikov chaos in continuous-time systems" are given.An error has been found in the proof of Theorem 1 in the paper by Elhadj and Sprott(Elhadj,Z.and Sprott,J.Non-existence of Shilnikov chaos in continuous-time systems.Applied Mathematics and Mechanics(English Edition),33(3),1-4(2012)).It makes the main conclusion of the paper incorrect,that is to say,the non-existence of Shilnikov chaos in the continuous-time systems considered cannot be ensured.Furthermore,a counter-example shows that Theorem 1 in the paper is incorrect.     

一类约瑟夫森结混沌系统的谐和共振控制

引入外激和参激两种不同形式的谐和共振激励,探讨了一类约瑟夫森结(Josephson junction)系统的混沌控制问题.利用Melnikov方法研究了异宿混沌的生成和抑制,得到了在一定的控制激励振幅范围内,能确保异宿混沌被控制住,而且推导出控制激励与系统的激励两者之间的相位差和两者频率之间的共振阶数应满足的关系式.从定性的角度说明相位差在异宿混沌的控制中确实有着至关重要的影响,而且,数值方法的研究表明可通过调节相位来控制非自治系统中的稳态混沌.通过分析、比较外激和参激两种不同的共振激励对约瑟夫森结系统的异宿混沌的控制效果,得到对于较小的共振频率,宜采用参激激励,而对于较大的共振频率,宜采用外激激励. 关键词： 混沌控制 谐和共振激励 相位控制 Melnikov方法     

有界噪声和谐和激励联合作用下一类非线性系统的混沌研究

研究一类有界噪声和谐和激励联合作用下的非线性系统，首先用多尺度方法将该系统约化，针对约化后的平均系统，利用随机Melnikov过程方法结合均方值准则导出随机系统可能产生混沌运动的临界条件，结果表明在一定的参数范围内，随着Weiner过程强度参数值的增大，混沌的临界激励幅值先递减继而递增. 同时，用两类数值方法即最大Lyapunov指数法和Poincare截面法验证了解析结果. 关键词： 有界噪声 多尺度 随机Melnikov过程 混沌     

一种双寡头垄断Cournot-Puu模型的混沌控制研究

基于非线性动力学的基本原理,研究了经济系统中的双寡头垄断Cournot-Puu模型及其混沌控制方法.Cournot-Puu模型具有双曲线形需求函数和彼此不同的不变边际成本,离散化的差分系统显示出其复杂的非线性、分岔和混沌行为.在此基础上,结合Cournot-Puu模型的基本特征,应用延迟反馈控制方法以及自适应控制方法对该系统的混沌行为进行了研究.在结合实际经济意义的条件下,对该模型的输出进行调整并实现混沌控制.