准周期激励Duffing系统中奇异非混沌吸引子的判别方法

奇异非混沌动力学是非线性动力学领域中的新课题。本文以准周期激励Duffing振子为例,对其产生的奇异非混沌吸引子(strange nonchaotic attractors,SNAs)进行分析。通过三维庞加莱截面和定量方法如傅里叶变换、李雅普诺夫指数、李雅普诺夫维数、关联维数和盒维数检测SNAs是否存在。研究结果表明,傅里叶变换无法判断混沌与奇异非混沌行为。而李雅普诺夫指数、李雅普诺夫维数可以作为检测系统混沌与非混沌指标。关联维数和盒维数显著表明系统奇异与非奇异性,从而阐明适用于准周期驱动Duffing振子中存在SNAs的判别方法,并为其他类似系统检测SNAs提供指导。

随机激励作用下船舶横摇运动的奇异非混沌动力学

基于一类规则横浪作用下的单自由度船舶横摇运动模型,考虑恢复力矩和阻尼力矩的非线性因素,以一低干舷船模为例,利用龙格库塔法求解了横摇运动方程,通过时间庞加莱截面绘制了系统的分岔图;考虑其受随机风荷载扰动下不同周期吸引子演变成奇异非混沌吸引子的具体过程,发现周期激励系统在随机激励扰动下同样存在奇异非混沌吸引子,且当分岔参数离混沌区域越远,所需要随机激励的幅值越大才能诱发奇异非混沌吸引子.通过最大李雅普诺夫指数验证吸引子的非混沌性;采用奇异连续谱和分形图刻画吸引子的奇异性.

一类概周期驱动分段光滑系统的奇异非混沌吸引子特性分析

以一类概周期驱动分段光滑系统为研究对象,证实了奇异非混沌吸引子的存在性,并进一步分析了它的几种特性。首先采用相图和功率谱定性方法分析奇异非混沌吸引子的分形特性,再利用最大Lyapunov指数、相敏感指数、谱分布函数和有限时间Lyapunov指数分布定量方法进一步描述奇异非混沌吸引子的特性。结果表明,该系统在一定参数下存在奇异非混沌吸引子,该奇异非混沌吸引子表现出多种不同于其他类型吸引子的统计学特性。

非混沌的树映射

设f是树T上的连续自映射,SAP(f),ω(f);Ω(f)分别是f的强几乎周期点集,ω-极限集,非游荡集.本文证明下面几条是等价的:(i)f是非混沌的;(ii)SAP(f)=ω(f);(iii)fΩ(f)是逐点等度连续的;(iv)f│ω(f)是逐点等度连续的;(v)f是一致非混沌的。

一类新电路系统的奇怪非混沌吸引子分析

研究了一类新的概周期驱动电路系统中多种类型的奇怪非混沌吸引子及不同的产生机理.发现了一种新的由T2环面分岔形成的"轮胎形"或"管道形"类奇怪非混沌吸引子,分析了奇怪非混沌吸引子形成的间歇性路线、Heagy-Hammel路线和分形化路线,应用分岔理论和Lyapunov指数方法辨别了由鞍结分岔和亚谐分岔形成的2种不同的间歇性路线,阐释了概周期环面碰撞、环面分形以及吸引子危机等不同奇怪非混沌吸引子的形成机理.

一类分段非线性轧机辊系系统的奇异非混沌动力学研究

考虑一类拟周期激励的分段非线性轧机辊系系统,发现了丰富的奇异非混沌动力学现象.揭示了该系统中奇异非混沌吸引子的产生机理.通过数值结果发现有三种路径可以演变为奇异非混沌吸引子,即分形路径、阵发路径和Heagy-Hammel路径.通过最大李雅普诺夫指数验证其非混沌特性;采用有理数逼近无理数和相敏感函数刻画其奇异特性.

一类非混沌映射的稳定性

讨论了一类充分光滑的非混沌区间自映射的稳定性

单自由度碰撞振动系统的奇异非混沌动力学和多稳态共存

基于一类单自由度受拟周期激励的具有悬臂结构碰撞振动系统,通过数值模拟研究了系统在参数α变化下的奇异非混沌动力学及多稳态共存现象。采用相敏感函数、奇异连续谱、有理数频率逼近、状态变量的傅里叶变换部分和在复平面上的路径等工具刻画了系统在特定参数范围内出现的奇异非混沌吸引子(strange nonchaotic attractors,SNAs)的奇异性。通过最大Lyapunov指数验证了SNAs非混沌特性。发现了系统存在分形和阵发两种通向SNAs的路径,揭示了这两种路径的演化过程和规律特征。结合系统状态变量的时间序列,分析了系统暂态及稳态SNAs与拟周期吸引子的共存、稳态SNAs与混沌吸引子的共存情况,进一步揭示了SNAs的多稳态共存现象及转换规律。该研究可为含悬臂结构的碰撞振动系统的优化设计提供理论依据。

概周期驱动分段Logistic系统的奇异非混沌吸引子

鉴于对非光滑系统奇异非混沌吸引子(SNAs)的形成原因与诞生机理的认识尚不清楚,以概周期驱动分段Logistic非光滑系统为研究对象,分析此系统中存在的多种类型的奇异非混沌吸引子,通过应用最大李雅普诺夫指数、相敏感指数方法辨识了奇异非混沌吸引子的诞生机理,主要包括Heagy-Hammel路线、间歇-Ⅰ路线、分形化路线,研究结果发现,奇异非混沌吸引子在非光滑系统中的存在类型比较丰富.研究结果可为研究非光滑系统中的奇异非混沌吸引子提供理论参考.

概周期驱动的二维分段线性范式系统的奇异非混沌吸引子

利用相轨迹图、最大李雅普诺夫指数、有理逼近等方法,探讨概周期驱动的二维分段线性范式系统是否存在奇异非混沌吸引子;通过改变控制参数,观察系统的相轨迹图中是否出现分形现象;通过计算最大李雅普诺夫指数,得到奇异非混沌吸引子;通过对比有理逼近图与相轨迹图,验证奇异非混沌吸引子的存在性;通过功率谱、相敏感函数和回归图对奇异非混沌吸引子的存在性进行进一步验证。结果表明,概周期驱动的二维分段线性范式系统中在一定参数范围内的吸引子都是奇异非混沌吸引子,验证了概周期驱动的二维分段线性范式系统中奇异非混沌吸引子的存在性。

一类非线性金融系统的多尺度效应研究

文章基于一类经典非线性金融系统,考虑慢变投资参数扰动,发现金融系统运行中存在奇异非混沌簇发振荡、混沌簇发振荡现象。利用分岔理论和快慢分析法,给出了自治系统调节快慢非自治系统行为的动力学机理。BP型奇异非混沌簇发振荡与自治系统的叉形分岔和稳定焦点吸引子有关,同时非自治系统振荡的奇异性是由于受到自治系统叉形分岔产生的对称焦点吸引子的吸引,导致非自治系统单向访问对称吸引子出现“随机性”,即随机地出现上上行、下下行的运动模式。随着参数的变化,BP-HP混沌簇发振荡出现,这与自治系统的叉形分岔、Hopf分岔、稳定焦点和稳定极限环吸引子密切相关,同时非自治系统双向访问对称吸引子都出现“随机性”,即上上行、下下行、上下行、下上行这四种运动模式会随机出现,导致奇异非混沌簇发演变为混沌簇发。最后,给出了单位投资成本扰动幅值变化对分岔和簇发振荡产生的影响规律。

基于混合蒙特卡洛/多项式混沌展开方法的多参数随机等离子体不确定性分析

多项式混沌展开(polynomial chaos expansion, PCE)方法对于分析随机等离子体电磁传播不确定性已经展示出了相当大的潜力。然而,由于构建多项式混沌模型的计算量随着不确定性输入维数的增加呈指数增长,数值模拟耗时长,导致“维数灾难”问题。因此,本文基于非侵入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos,NIPC)方法,采用混合蒙特卡洛(Monte Carlo, MC)/PCE方法研究了多层等离子体平板电子密度不确定性对透射系数的影响,并验证了所提出方法的实用性。与MC方法相比,本文方法可以大大加快仿真的速度,有效缓解了多项式展开项的数量随着随机变量维数的增加而快速增加的缺点,同时大大降低了MC方法的仿真次数,有利于电磁模型的多参数不确定性分析。

基于收缩映射的奇异非混沌系统同步

提出一种基于收缩映射的奇异非混沌系统同步方案．通过利用一种混沌系统驱动另一种混沌系统产生出奇异非混沌吸引子，由于奇异非混沌吸引子的Ｌｙａｐｕｎｏｖ 指数为负值，因而可有效抑制混沌系统对初始状态的敏感程度．为实现两个奇异非混沌吸引子的同步，文中采用收缩映射实现混沌驱动系统的快速同步．研究表明，该方案能够快速实现同步，并且有较强的鲁棒性，易于实现。

一类非自治系统混沌细胞模型研究

该文研究非自治系统混沌吸引子,通过对Genesio系统深入的数学分析和数字仿真,得出一类非自治系统的混沌细胞模型。

非自治混沌系统中时滞的反馈控制和应用

基于非自治混沌系统稳定性理论和李雅普洛夫泛函方法,研究了利用线性时滞反馈控制器实现一类非自治混沌动力系统的同步和稳定性分析问题,证明了所提方法的正确性。通过混沌系统适当分离出的非线性项的耦合,得到一个用线性矩阵不等式(LMIs)给出的更弱保守性且更一般的同步判据。在混沌系统中引入时滞反馈信号,用分析手段得到了与原系统相应系统平衡点的渐进稳定性。并通过数值模拟验证了该方法的有效性。

非嵌入式多项式混沌法在爆轰产物JWL参数评估中的应用

介绍了非嵌入多项式混沌法的数学模型,给出了非嵌入式多项式混沌法进行不确定度量化的主要步骤。采用此方法研究了平面、散心爆轰问题数值模拟中,JWL模型参数R1、R2服从均匀分布的随机变量时所引起的爆轰过程计算结果的不确度性,着重分析了爆轰传播过程中压力与密度的统计特性。研究结果表明,非嵌入式多项式混沌法可以为模型输入参数不确定性的传播对输出结果响应量的影响建立一种有效不确定度评估方法,为使用JWL模型时选取参数提供参考。

基于自适应控制的非自治混沌系统的参数辨识

以自适应控制理论为基础,对非自治混沌系统的参数辨识研究,针对Duffing系统和一离心调速器混沌系统,设计了有效的自适应控制律,实现了一类非自治混沌系统所有参数准确和快速的辨识.理论分析和数值仿真都表明了所设计的参数辨识控制律有效性.

基于非嵌入多项式混沌的爆轰不确定度量化

固体炸药爆轰是极为复杂的极端物理和化学过程,发生在极小的时间尺度和极小的空间尺度内,产生极高的爆压和极快的爆速,给理论研究和实验带来巨大的挑战,数值模拟成为极为重要的研究手段。验证、确认和不确定度量化综合了实验和数值模拟的优点。针对圆筒试验问题,使用基于全张量积的多元非嵌入多项式混沌方法,给出了初始密度和JWL参数不确定时、圆筒位置和速度的期望、方差以及置信区间。结果发现试验数据均落在置信区间内。最后,使用信息熵方法给出实验不确定度量化,从而确认了模型的有效性。

基于非自治混沌系统广义同步的数字保密通信方案(英文)

在研究杜芬系统广义混沌同步的基础上,提出基于此广义混沌同步的数字保密通信的方案,将二进制信息调制为FSK信号,再由FSK信号驱动非自治混沌系统发出混沌信号,当系统处于广义混沌同步时,接收端便可恢复出二进制信息。从仿真结果看,此方案有效。

一个四阶非自治混沌电路的同步实现及其保密通信应用

在蔡氏电路的基础上 ,提出了一种四阶非自治混沌电路 并用驱动 -响应法控制其实现了混沌同步 ,然后进一步讨论了它在保密通信中的应用