基于分数阶混沌的反激变换器辐射EMI主动抑制

快速通断的开关信号是造成开关电源电磁干扰EMI(electromagnetic interference)的主要原因。目前,关于混沌抑制EMI技术的研究主要集中在利用整数阶混沌抑制传导EMI。在此基础上,本文对分数阶混沌在辐射EMI上的抑制以及最优阶次的选取问题展开研究。首先,通过分数阶Lorenz的频谱特性及Lyapunov指数谱分析,优选出1.8阶Lorenz信号为最佳扩频序列;其次,基于变开关频率抑制EMI技术的基本原理,在STM32单片机中分别实现了定频、整数阶、2.7阶、1.8阶Lorenz混沌扩频PWM信号,在一台5 W反激变换器中进行近场辐射实验,证明了1.8阶Lorenz信号对近场磁场辐射抑制作用最强;最后,测得分数阶Lorenz混沌与定频PWM控制下,样机的整机效率相差2%左右,验证了分数阶混沌PWM在辐射EMI抑制性能上的优越性。

基于改进MC算法和分数阶混沌的CT图像三维重建和加密方案

在现代医疗领域的病理诊断与手术实操中,需要对CT进行三维重建实现二维图像的三维可视化以提高诊断和操作的正确性。针对目前三维重建耗时过长、精度欠佳等问题,提出了一种改进的MC算法,采用包围盒分割算法提取包含等值面的体素,有效提高了重建效率;利用三线性插值法计算等值面与体素的交点信息,从而提高了重建精度。为保障医疗信息在云存储以及网络传输的安全性,提出了一种基于分数阶Lorenz混沌的三维模型加密方案,实现了重建数据在频域的混沌加密。实验结果表明,改进的MC算法具有良好的重建效率和重建精度,提出的加密方案能有效地保护重建后的三维数据,并能抵抗穷举攻击、差分攻击和统计攻击。

分数阶混沌系统分析及其在图像加密中的应用

文章提出了一种新的基于分数阶忆阻器的混沌系统,该系统在符号函数和分数阶忆阻器的共同作用下可以产生多个涡卷。通过研究该系统的分岔图、李雅普诺夫指数及庞加莱截面,文章丰富了混沌系统的多样性,利用FPGA技术实现混沌系统并将其应用于图像加密。

基于模数混合的Buck电路分数阶混沌扩频实验设计

扩频调制技术是抑制电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)的重要解决方法,而扩频的方式方法有所不同。以Buck电路为例,首先,设计了双闭环控制的Buck电路,分析并优化了环路稳定性。接着,在MATLAB中设计了分数阶Chen混沌系统,该混沌系统的Lyapunov指数最大,混沌运动最剧烈;同时,其频谱分布最均匀,方差最小,能实现最佳的扩频效果。然后,在PSIM软件中搭建Buck电路并进行混沌扩频模数的混合仿真。最后,使用PSIM的一键生成代码功能,将生成的代码烧录进DSP(digital signal process)芯片控制的Buck硬件模块,实现分数阶混沌扩频以抑制EMI。实验结果显示:该方案能实现较好的扩频效果,易于在电路中实现,并且也适用于其他扩频方式。该科研成果已成功应用在“电力电子技术”实验中。

基于投影法的不确定分数阶混沌系统自适应同步

针对一类具有未知参数、未知非线性函数及外部扰动的分数阶混沌系统,基于分数阶系统稳定性理论和Lyapunov稳定性理论,该文提出一种基于滑模自适应和投影法的同步控制策略。首先选取一类稳定的分数阶积分滑模面,运用自适应技术对不确定项进行估计,设计了同步控制器。然后对自适应设计中容易出现的增长型自适应律运用投影法进行修正,以保证参数有界,从而也保证控制输入有界。最后数值仿真证明了所设计控制器的正确性和有效性。

新分段分数阶混沌系统的同步控制

通过改变修正的Lorenz-Stenflo(modified Lorenz-Stenflo,MLS)混沌系统的分段函数项,得到了一个新的四维分段混沌系统。新系统较MLS混沌系统具有更低的分数阶维数,在3.44阶时仍具有混沌特性。根据分数阶系统的线性稳定性理论和非线性反馈控制方法,提出了新分数阶系统的状态同步方法。通过理论推导,得到了两个混沌系统的同步稳定条件。控制器能够自适应地根据误差大小调节反馈系数,缩短同步时间。最后对3.6阶的分数阶系统进行了同步仿真实验,仿真结果验证了改进算法能够加快同步速度。

一类不确定分数阶混沌系统的滑模自适应同步

基于滑模自适应控制理论、Lyapunov稳定性理论和分数阶线性系统稳定性理论,在考虑系统存在模型不确定和外部扰动的情况下,选用一种具有较强鲁棒性的分数阶滑模曲面,设计了合适的自适应滑模控制器.所设计的控制器能够将系统状态控制到滑模面上,实现两个不确定分数阶混沌系统的同步,且不需事先知道不确定项上界.该控制器结构简单,控制代价小,具有较好的通用性,对未知扰动具有较强的鲁棒性.数值仿真验证了该方法的正确性和有效性.

基于自适应模糊控制的分数阶混沌系统同步

本文主要研究了带有未知外界扰动的分数阶混沌系统的同步问题.基于分数阶Lyapunov稳定性理论,构造了分数阶的参数自适应规则以及模糊自适应同步控制器.在稳定性分析中主要使用了平方Lyapunov函数.该控制方法可以实现两分数阶混沌系统的同步,使得同步误差渐近趋于0.最后,数值仿真结果验证了本文方法的有效性.

基于TS模型的分数阶混沌系统同步

提出一种基于TS模糊模型的分数阶混沌系统的同步算法.利用TS模型将分数阶混沌系统模糊化,设计并行分布式补偿模糊控制器,以线性矩阵不等式的形式给出分数阶混沌系统同步的充分条件,将模糊控制器的设计问题转化为求解线性矩阵不等式问题,并通过Matlab数值仿真验证了该方法的可行性和有效性.

一个分数阶混沌系统及其EWB仿真结果

给出了一个新分数阶动力系统,找到了此分数阶系统存在混沌吸引子的必要条件,数值仿真得到了其混沌吸引子.给出了实现该分数阶混沌系统的混沌电路,用EWB仿真实现了该混沌电路.EWB仿真此分数阶混沌电路的吸引子与计算机仿真此分数阶系统的吸引子的一致性表明,分数阶系统是混沌的且可以电路实现的.

分数阶混沌系统的Simulink动态仿真及硬件设计

由于目前分数阶混沌的理论分析和硬件设计都比较烦琐,提出了分数阶混沌系统的Simulink动态仿真方法。以分数阶Jerk系统为例,根据分数阶系统方程搭建分数阶混沌系统仿真模型,可动态地观察系统变量的变化规律。仿真结果表明,分数阶混沌系统的Simulink动态仿真方法是一种切实可行的分析方法。此外,还给出了分数阶混沌系统直接进行硬件设计的方法,这为分数阶混沌系统的数字设计提供了新的思路。

不同阶异结构分数阶混沌系统的广义投影同步

基于分数阶稳定性理论和主动控制原理设计控制器,实现了不同阶异结构分数阶混沌系统的广义投影同步.利用分数阶Caputo定义和分数阶微分方程的预估-校正数值方法进行数值仿真,实现了不同阶Rossler系统与Lorenz系统之间的广义投影同步.仿真结果说明了该文方法的有效性.

基于分数阶控制器的分数阶混沌系统同步

基于Lyapunov稳定定理,研究了分数阶混沌系统的同步问题,提出了一种新的分数阶控制器对分数阶混沌系统进行同步控制.新的同步方法能够应用到任意的三维分数阶混沌系统,且具有简单通用、理论严密的特性.通过对分数阶Chen混沌系统和分数阶Lü混沌系统的数值仿真,结果证明了该方法的正确性和有效性.

不同阶分数阶混沌系统的同步与参数辨识

针对不确定分数阶混沌系统的同步和参数辨识问题,提出一种新的方法,即用不同阶分数阶系统来同步和参数辨识。利用主动控制和预控制量方法,基于分数阶混沌系统稳定性理论和自适应控制理论,设计控制器,实现不同阶分数阶混沌系统之间的同步和参数辨识。理论和仿真结果实现了不同阶Chen系统间的同步和辨识,表明了该方法的有效性。

求解分数阶混沌系统参数估计问题的和声引力搜索算法

针对分数阶混沌系统的参数估计问题,提出了一种和声引力搜索算法。通过和声搜索算法中的记忆选择与概率搜索对引力搜索算法更新后的粒子进行再创作与调整。为解决粒子接近最优解时出现速度变化过快的问题,提出将和声搜索算法中的局部调整概率值设置为随算法迭代次数增加而非线性减小。采用标准测试函数对该算法进行了测试,测试结果表明本文算法具有良好的稳定性和全局搜索能力。将该算法应用于分数阶R ssler混沌系统与分数阶Lorenz混沌系统的参数估计,计算结果表明了本算法的有效性和鲁棒性。

分数阶混沌系统的DSP Builder设计方法

为了克服模拟电路分数阶混沌系统设计易受外界条件影响,提出了一种基于DSP Builder设计分数阶混沌系统的方法.以分数阶Jerk系统为例,采用一种数字差分算法设计混沌系统,分析了分数阶混沌系统的动力学特性.仿真结果表明,分数阶混沌系统的DSP Builder设计方法是一种有效的分析方法,这为分数阶混沌系统的数字设计提供了新的思路.

分数阶混沌系统的同步研究及电路实现

在整数阶混沌系统的基础上,构建了一个新的分数阶混沌系统.该混沌系统比已有系统模型动力学特性更复杂、无序且相图不具有对称性.用波特图频域近似法设计实现了该2.7阶混沌系统电路,结果验证了系统的正确性和有效性.采用线性反馈同步方法,用电子电路实现了两个分数阶混沌系统的同步,并设计了分数阶混沌保密通信电路,对传输信号进行加密,结果证明了保密通信电路的有效性,为混沌保密通信研究提供了新的思路.

一种异结构分数阶混沌系统的同步滑模控制器设计

针对分数阶混沌系统异结构的同步问题,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,提出了一种自适应滑模控制器以实现三维分数阶混沌系统的异结构同步.同时,利用所设计的控制器实现了分数阶Liu系统与分数阶Arneodo系统的异结构的滑模控制同步,以及分数阶Chen系统与分数阶Liu系统的异结构混沌系统的滑模控制同步.数值模拟结果表明,所设计的控制器具有较好的有效性和可行性.

异结构分数阶混沌系统的柔性变结构同步控制

基于分数阶微积分与Mittag-Leffler稳定性理论,探讨了异结构分数阶混沌同步问题.通过设计分数阶柔性变结构控制器,实现了异结构分数阶混沌系统的同步,并利用所设计的柔性变结构控制器,实现分数阶Liu系统与分数阶Arneodo系统的异结构同步.数值仿真结果验证了该控制器的有效性.

基于自适应模糊滑模控制的分数阶混沌系统的投影同步

基于模糊控制理论和滑模控制理论以及自适应控制理论,研究了一类含有外部扰动的不确定分数阶混沌系统的混合投影同步问题.提出了一种自适应模糊滑模控制的分数阶混沌系统投影同步方法.模糊逻辑系统用来逼近未知的非线性函数和外部扰动,并且对逼近误差采用了自适应控制,同时构造了一种具有较强鲁棒性的分数阶积分滑模面.应用分数阶Barbalat引理设计了自适应模糊滑模控制器和参数自适应律.最后数值仿真结果验证了所提控制方法的有效性.