具有恒Lyapunov指数谱的新三维混沌系统分析与电路实现

构造一个新三维自治混沌系统,它是Lorenz系统、Chen系统和Lü系统的通式.通过其Lyapunov维数、Lyapunov指数谱、分岔图分析了当系统不同参数变化时的动力学特性.其Lyapunov指数谱说明该系统存在双恒Lyapunov指数混沌锁定;分岔图和状态变量幅值演变说明锁定后混沌系统的幅值与相位可以调节.最后,设计了该混沌系统的电路实现并用Multisim软件对该电路进行仿真,结果验证了理论分析与电路仿真具有一致性.

多参数恒Lyapunov指数谱Sprott-J系统及其数字硬件实现

在基本Sprott-J系统的基础上,引入4个系统参数并进行恒Lyapunov指数谱锁定,构建了一个多参数恒Lyapunov指数谱混沌系统。采用相轨图、Lyapunov指数谱和分岔图等动力学手段对系统进行了数值仿真。研究结果表明,系统对其中一个参数存在倍周期分岔和反向倍周期分岔等物理现象,而对另外3个参数则保持恒定的Lyapunov指数谱。基于微控制器MSP430F249设计了数字硬件电路,实现并验证了所构建的混沌系统。

恒Lyapunov指数谱混沌系统的广义同步

文献[11]提出了一种恒Lyapunov指数谱混沌系统,该系统存在一个局部变幅参数,能够线性调整输出混沌信号中的两维信号的幅值,而不改变其混沌动力学特性.利用广义同步的方法,研究了该恒Lyapunov指数谱混沌系统的同步控制,使用混沌遮掩的方法进行了数值仿真实验.结果证明了广义同步方案的有效性,并指出了应用前景.

混沌Liu系统的恒Lyapunov指数特性分析与研究

通过Lyapunov指数谱和分岔图研究了混沌Liu系统的恒Lyapunov指数特性。Liu系统平方项参数变化时,系统的Lyapunov指数谱保持恒定,同时,系统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恒定的数值区间。研究进一步地揭示了Liu系统的动力学特性,为Liu系统的的实际应用提供了必要的理论支持,因而研究具有重要的理论意义和实际价值。

具有恒Lyapunov指数谱的新鲁棒混沌系统及电路实验

提出了一种具有复杂混沌特性和动力学行为的恒Lyapunov指数谱新鲁棒混沌系统。基于该系统的动力学行为,数值仿真了相图、时域波形图、Poincare截面图、Lyapunov指数和维数;并利用Lyapunov指数谱和分岔图讨论了控制参数变化对整个混沌系统的影响。研究发现,通过调整部分控制参数的值,所提系统能产生单参数恒Lyapunov指数谱特性的新双翼混沌吸引子;且该双翼混沌吸引子具有较大的正Lyapunov指数并随另外3个控制参数的增大而增大,其最大值可达到18.054。同时,当把新鲁棒混沌系统的平方项替代为一种参数可调的偶对称多分段平方函数,该系统的双翼混沌吸引子能实现多翅膀的扩展。最后,搭建了该新鲁棒混沌系统的硬件电路,实验观察到的新双翼混沌吸引子,与数值仿真的结果相一致。

具有多参数恒Lyapunov指数谱的新型统一混沌系统

基于传统的Qi混沌系统,通过增加控制参数和改变非线性项相结合的方法构造了一种具有复杂混沌特性的新型统一混沌系统。首先,分析了所提系统的动力学行为,数值仿真了相图、时域波形图、Poincare截面图和功率谱图;其次,讨论了系统参数变化时Lyapunov指数谱、分岔图和混沌信号幅度对整个系统的影响,分析表明,所提统一混沌系统能产生4种新的具有多参数恒Lyapunov指数谱特性的双翼混沌吸引子,并存在多种全局和局部的非线性调幅参数;再次,以所提系统的第一种混沌吸引子为例,引入2种新的非线性函数,实现了网格多翼的扩展;最后,搭建所提统一混沌系统的硬件电路,实验观察到4种新混沌吸引子,与数值仿真结果一致,验证了所提系统的可行性。

一个双参数恒Lyapunov指数的超混沌系统及电路仿真

提出了一个四维自治超混沌系统,该系统含有两个参数.分析表明,随着参数的变化该系统呈现周期、伪周期、混沌和超混沌运动.在一定参数范围内,超混沌系统的4个Lyapunov指数保持恒定,不随参数的改变而改变.而且系统的两个正的Lyapunov指数都比较大,尤其是第2个Lyapunov指数较已有的超混沌系统都要大,因此,该系统具有更显著的超混沌特征.最后,设计了模拟电路,电路实验结果表明,在电路中分别呈现的周期、伪周期、混沌和超混沌特性与数值仿真完全一致.

恒Lyapunov指数谱混沌系统的自适应同步

为了进一步推动恒Lyapunov指数谱混沌系统的工程应用,基于Lyapunov稳定性原理研究了该系统的自适应同步方法,设计了自适应同步控制器和参数自适应律.自适应同步控制方法简单,建立时间不到20 s,参数d与b的辨识性能好,数值仿真证明了该方法的有效性与可行性.

一个改进恒Lyapunov指数谱混沌系统的电路实现与同步控制

基于提出的恒Lyapunov指数谱混沌系统,通过将系统中的参数进行剥离,得到一个改进型的恒Lyapunov指数谱混沌系统.该混沌系统存在三个重要的特性:双参数恒Lyapunov指数谱、存在全局线性调幅参数和倒相参数.通过Lyapunov指数谱与分岔图结合理论证明与推理,揭示了该新系统存在的上述动力学特征.构建实验电路,实现了改进混沌系统,物理实验验证了新系统的混沌行为.最后,利用单变量反馈控制方法实现了新系统的同步控制,通过物理实验验证了新系统同步控制的条件.

一个大Lyapunov指数四维超混沌系统分析及同步

在一个三维混沌系统的基础上构造了一个有大Lyapunov指数的四维超混沌系统,分析了该系统的耗散性和平衡点的稳定性。在所有系统参数中,改变某个参数而固定其余参数,依次计算和分析了系统各个参数的变化对系统Lyapunov指数谱的影响,从Lyapunov指数谱随各参数的变化判断系统作混沌运动和超混沌运动的参数变化区间。然后用相图研究了系统随系统参数变化时的运动规律。最后设计了一种线性反馈控制器实现了该超混沌系统的混沌同步,结果表明该方法正确有效。该系统在混沌和超混沌运动参数区间表现出的混沌和超混沌特性可以给基于混沌和超混沌理论的工程应用提供更多选择。所得结果为该超混沌系统在混沌保密通信中的应用提供了理论参考。

改进恒Lyapunov指数谱混沌系统的广义投影同步研究

对改进恒Lyapunov指数谱混沌系统的广义投影同步进行了研究.用主动控制同步法设计合适的非线性反馈控制器,通过单向耦合,实现恒指数谱混沌系统的同结构广义投影同步与异结构广义投影同步.在指出广义投影同步体系中比例因子调节作用的同时,也分析了改进恒指数谱混沌系统的全局线性调幅参数对同步体系中两个系统的作用.基于模块与复用的设计思想,详细分析并构建了广义投影同步体系中的驱动系统、控制系统与响应系统.数值仿真与电路实验仿真一致显示:调节比例因子能够获得任意比例于原驱动混沌系统输出的混沌信号;调节全局线性调幅参数,能够同时线性调整同步体系中两个系统输出的状态变量的幅值,而不影响两个系统之间的广义投影同步.

改进恒Lyapunov指数谱混沌系统的同步方法与特性研究

改进恒Lyapunov指数谱混沌系统的特殊的分段线性结构及其全局线性调幅参数与倒相参数的存在性,赋予了其同步体系新的可实现性与可调节性.依据广义同步的原理,构造合适的驱动系统与响应系统,可以实现恒Lyapunov指数谱混沌系统的广义同步;改变响应系统的参数,可实现完全同步与广义投影同步;改进恒Lyapunov指数谱混沌系统的全局线性调幅参数能对驱动与响应系统的状态变量幅值实施同步升降控制,倒相参数能对某一特定状态变量实施同步倒相控制.这种同步体系无需专门的控制器,结构简单,易于实现.文章最后设计了同步体系的实现电路,实验仿真结果证明了混沌同步方法的可行性,也验证了恒指数谱混沌系统特殊参数对同步体系状态变量幅值与相位的调控作用.

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.

Sprott系统的恒Lyapunov指数谱混沌锁定及其反同步

Sprott系统通过单绝对值项的非线性作用实现混沌,引入新的控制参数,可实现对该系统的恒Lyapunov指数谱混沌锁定,锁定以后的混沌信号幅度与相位可以调节.基于Lyapunov势函数法,构建了反同步系统,在响应系统中只引入一个控制项,实现了锁定系统的反同步.

一个新的恒Lyapunov指数谱混沌吸引子与电路实现

通过对改进恒Lyapunov指数谱混沌系统进行进一步演变,并引入新的绝对值项,发现了一种新的混沌吸引子.首先,通过相图、Poincar映射、Lyapunov指数以及功率谱,证明该混沌吸引子的存在性.接着,分析研究了这种新型混沌吸引子的基本动力学行为.Lyapunov指数谱、分岔图和状态变量幅值演变的数值仿真说明,该系统存在全局线性调幅参数,在该参数的调整下,系统输出三维信号的幅度皆能得到线性调整,而系统保持相同的混沌吸引子与Lyapunov指数谱.最后,通过构建电路实现了该混沌系统,观察到相应的混沌吸引子,也验证了全局线性调幅参数的调幅作用,数值仿真与电路实现有很好的一致性.

一种恒Lyapunov指数谱混沌吸引子及其Jerk电路实现

基于Colpitts方程,提出了一种新的三维混沌吸引子.该混沌吸引子在系统变幅参数改变时,输出混沌信号中的两维信号的幅值随着参数作线性变化,第三维信号的幅值保持在同样的数值区间,而系统的Lyapunov指数谱却保持恒定.该混沌系统通过改造Colpitts混沌系统归一化方程中的指数项为绝对值项而得到.通过相图、庞加莱映射、功率谱以及Lyapunov指数,证明了该混沌吸引子的存在性.对这种新型混沌吸引子的基本动力学行为予以分析,基于Lyapunov指数谱阐述并论证了该系统能够呈现周期态和混沌态.最后,给出该特殊的混沌吸引子的Jerk函数实现电路.系统的混沌特性与某个特定参数无关而信号幅值却随之线性改变的重要特性,使得该系统在混沌雷达、保密通信以及其他信息处理系统中具有潜在的重大应用价值.

推广恒Lyapunov指数谱混沌系统及其演变研究

基于恒Lyapunov指数谱改进系统,通过在系统方程中添加线性项与常数项,实现了恒Lyapunov指数谱混沌系统的推广.首先结合Lyapunov指数谱、分岔图和状态变量幅值演变的数值仿真,揭示了该系统的动力学行为;接着通过组合不同的线性项,从推广系统演变得到一族性质类似而又相轨不同的子系统,并分析了各个子系统的平衡点、特征值与Lyapunov指数等动力学特征;最后,指出该系统在混沌雷达、保密通信和其他信息处理系统中具有广阔的应用前景.

一个恒定Lyapunov指数谱鲁棒混沌系统及其微控制器实现

在基本Sprott-B混沌系统数学模型的基础上,引入一个控制参数进行系统改造,构建出一个恒定Lyapunov指数谱鲁棒混沌系统。通过相轨图、Lyapunov指数谱和分岔图等动力学工具对系统进行了仿真分析。研究结果表明,系统对唯一的控制参数保持恒定的Lyapunov指数谱,从而工作于鲁棒混沌状态,理论分析则揭示出控制参数对于系统的混沌振荡具有线性或非线性调幅作用。此外,在以改进的Euler算法进行离散化后,采用微控制器MSP430F249进行了实验验证,证明了系统的可实现性。

带恒功率负载DC-DC变换器的Lyapunov指数计算和动力学特性分析

针对带恒功率负载的DC-DC变换器在切换点处不存在Jacobi矩阵而无法计算系统的Lyapunov指数的问题,利用局部映射构成系统的复合Poincaré映射的方法研究该类系统的Lyapunov指数的计算方法,并据此分析系统的动力学特性。以带恒功率负载的电流模式Buck变换器为例,首先推导系统非切换阶段的局部映射和在不同模态下发生负载切换时的零时间不连续映射;然后利用局部映射构成系统的复合Poincaré映射,从而推导出系统Lyapunov指数的计算方法;最后通过数值模拟及电路仿真证明了算法的正确性。负载切换映射的引入使Lyapunov指数的计算精度得到进一步提高,本文的研究结果可为分析电力电子级联系统的非线性分段光滑动力学特性提供依据。

基于HHT能量和最大Lyapunov指数的蛇行分类方法

现有蛇行监测标准仅考虑构架横向加速度信号的时域幅值信息,通过单一的固定值去评判列车是否蛇行,没有定量反映蛇行失稳对列车的影响程度;针对以上问题,提出基于HHT的能量法,该方法从信号频域主频的大小,频谱的集中性以及频率值等方面来判断高速列车是否发生蛇行运动;在此基础上,提出了快速蛇行收敛的概念,此类情况对车辆系统运行安全影响较小,因此是不影响车辆系统安全的信号;最后,利用最大Lyapunov指数表征信号的周期性,从而区分快速蛇行收敛和蛇行运动(小幅蛇行和大幅蛇行);结果表明,通过HHT能量法与最大Lyapunov指数相结合可以对高速列车正常运行、快速蛇行收敛、小幅蛇行和大幅蛇行的4种运行状态进行定性识别,且HHT能量值能定量反映蛇行程度的大小,并通过实测线路数据验证了方法的可行性。