NONSTATIONARY EFFECTS ON SAFE BASINS OF A FORCED SOFTENING DUFFING OSCILLATOR

The safe basin of a forced softening Duffing oscillator is studiednumerically. The changes of safe basins are observed under bothstationary and nonstationary variations of the external excitationfrequency. The kind of nonstationary variations of the excitationfrequency can greatly change the erosion rate and the shape of thesafe basin. The other effects of nonstatinary variations on the safebasin are also discussed.

多频谐和与噪声作用下Duffing振子的安全盆侵蚀与混沌

研究了软弹簧Duffing振子在多频率确定性谐和外力和有界随机噪声联合作用下,系统安全盆的侵蚀和混沌现象。将Melnikov方法推广到包含有限多个频率外力和随机噪声联合作用的情形,推导出了系统的随机Melnikov过程。根据Melnikov过程在均方意义上出现简单零点的条件给出了系统出现混沌的临界值,然后用数值模拟方法计算了系统的安全盆分叉点。结果表明:由于随机扰动的影响,系统的安全盆分叉点发生了偏移,并且使得混沌容易发生。同时证明:激励频率数目的增加使得系统产生混沌的参数临界值变小,也使得安全盆分叉提前发生,系统变得不安全。

基于增量谐波平衡法的Mathieu-Duffing振子分岔及通往混沌道路分析

提出了一种分析非线性系统分岔及通往混沌道路的新方法,以增量谐波平衡法为基础,求得特定参数状态下的周期解;根据Floquet理论,判定周期解的稳定性,分析周期解的分岔类型及参数的分岔值。求得分岔值后,根据周期解的分岔类型,构造下一级分岔周期解的谐波函数,计算下一级的分岔点。重复上述过程,可获得周期解分岔的一系列临界值及混沌产生的近似阈值。通过该方法,可以了解动力系统混沌产生的分岔过程。应用该法分析了Mathieu-Duffing振子的倍周期分岔,得到其周期倍化的系列分岔点及混沌产生的近似阈值,所得结果与数值模拟基本一致。

时滞速度反馈对软弹簧Duffing系统安全盆的控制研究

为了利用时滞反馈对于非线性系统实施安全盆侵蚀控制,以一个软弹簧Duffing系统为例,对系统引入线性时滞速度反馈,研究时滞速度反馈对系统安全盆侵蚀的控制作用。首先通过Melnikov函数法分析时滞受控系统的安全盆的边界分形条件;再以时间滞后量为变参数,通过四阶龙格-库塔法和蒙特-卡罗方法,刻画安全盆形态,计算安全盆面积。发现时滞速度反馈对影响安全盆边界有着重要作用,通过增大时滞量,可以对系统的安全盆侵蚀进行有效抑制。该研究结果说明时滞速度反馈是控制系统的安全盆侵蚀的有效手段。

多吸引子共存现象的数值研究方法及其实现

将分岔分析与全局分析相结合,介绍一种研究非线性动力系统多吸引子共存现象的数值分析方法。它周期解、混沌解均可求解,低周期、高周期解枝均能跟踪;不仅能连续跟踪主要解枝,而且能在多吸引子共存的参数区段捕捉一些次要解枝,将多吸引子共存现象形象地呈现在分岔图上。相应的分析程序配备了较强的数据处理和图形分析功能,能方便地对分岔数据进行详细分析.还集成了频谱分析、稳定性分析、李雅谱诺夫指数分析、全局分析等功能,形成了一个方便快捷的多功能非线性动力学分析平台。在修正的Holmes-Duffing系统中的数值实践证明了方法及软件的先进性和有效性。

随机激励下软弹簧杜芬系统的安全盆侵蚀

非线性振动系统中由于复杂动力学行为而导致安全盆边界出现分形的情况比较普遍。研究随机激励对软弹簧杜芬振子的安全盆的影响。通过对系统安全盆的描绘,利用龙格-库塔和蒙特-卡罗方法,给出了系统有正阻尼和无阻尼时高斯白噪声和有界噪声作用下安全盆的侵蚀状况。结果表明,类似于确定的谐和激励情形,安全盆的面积将随着随机外激励强度的增大而减少,无阻尼系统的安全盆的边界经高斯白噪声或有界噪声外激励的作用同样可出现分形形状。

三势阱参数下的φ~6-DVP振子的混沌与混沌同步研究

利用Melnikov方法分析了含有5次方项的φ6-Duffing-Van der Pol(φ6-DVP)系统在三势阱参数下发生混沌的必要条件。通过Poincaré截面图、分岔图、时间序列中的Lyapunov指数谱和Lyapunov维数等,阐明了系统运动随周期激励信号强弱变化的动态特性、复杂性和系统的非线性特征。在此基础上,利用参数自适应同步法对系统的混沌进行了研究。

有界随机噪声激励下非线性系统的安全盆分叉

研究了带有平方项的非线性系统在确定性周期外力和有界随机噪声激励下,系统安全盆的侵蚀现象,并提出了随机安全盆分叉的概念。计算表明,由于随机扰动的影响,系统的随机安全盆分叉点发生了偏移。而增加系统的阻尼,减小系统的非线性强度,可以增大系统的安全盆区域。

随机激励对软弹簧杜芬振子动力学的分散作用

讨论了有界噪声激励对软弹簧杜芬振子的倍周期分岔至混沌运动的影响。利用蒙特卡罗方法,通过对系统受侵蚀安全盆的变化状况进行了观察,并由此对后继动力学分析的初始点进行了选取。系统的相图、倍周期分岔图以及庞加莱映射图等方面的数值结果表明,外加随机激励的作用往往掩盖原确定性系统内在的规则运动,对原确定性系统的运动具有较典型的分散作用,可延缓系统的倍周期分岔,也可使得系统内在随机行为提前发生,即可使得系统更容易出现混沌运动。

谐和与噪声联合作用下Duffing振子的安全盆分叉与混沌

研究了软弹簧Duffing振子在确定性谐和外力和有界随机噪声联合作用下,系统安全盆的侵蚀和混沌现象.推导出系统的随机Melnikov过程,根据Melnikov过程在均方意义上出现简单零点的条件给出了系统出现混沌的临界值,然后用数值模拟方法计算了系统的安全盆分叉点.结果表明,由于随机扰动的影响,系统的安全盆分叉点发生了偏移,并且使得混沌容易发生.

有界随机噪声激励下软弹簧Duffing振子的安全盆分叉

研究了软弹簧Duffing振子在有界随机噪声激励下,系统安全盆的侵蚀现象,并提出了随机安全盆分叉的概念.计算表明,由于随机扰动的影响,系统的随机安全盆分叉点发生了偏移.

多频谐和与噪声作用下Flickering振子的安全盆侵蚀与混沌

研究了催化反应Flickering振子在多频率确定性谐和外力和有界随机噪声联合作用下,系统安全盆的侵蚀和混沌现象.将Melnikov方法推广到包含有限多个频率外力和随机噪声联合作用的情形,推导出了系统的随机Melnikov过程,根据Melnikov过程在均方意义上出现简单零点的条件给出了系统出现混沌的临界值,然后用数值模拟方法计算了系统的安全盆分岔点.结果表明,由于随机扰动的影响,系统的安全盆分岔点发生了偏移,并且使得混沌容易发生.同时证明,激励频率数目的增加扩大了参数空间上的混沌区域,也使得安全盆分岔提前发生,系统变得不安全.

太阳强迫厄尔尼诺/南方涛动充电振子模型的Hopf分岔与混沌

本文研究了一类太阳强迫的厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)充电振子数理模型,通过数学变换将此ENSO振子方程组变换为有周期强迫项的van der Pol-Duffing方程,利用谐波平衡法定性分析得到此ENSO系统发生Hopf分岔的条件并做简单数值模拟,结果发现随着强迫作用增大,11年周期太阳循环强迫的ENSO系统经历准周期、倍频锁相到混沌的过程.