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。

拟周期Gevrey势能下Jacobi算子的Lyapunov指数的全域连续性

Lyapunov指数一直是动力系统中的核心概念与研究热点.本文中研究拟周期Jacobi算子模型所对应的Lyapunov指数.我们使用解析逼近,次调和函数,Birkhoff遍历定理,大偏差定理和雪崩原理等方法和理论,证明在势能为s-Gevrey函数(s<2)的条件下,若频率是强Diophantine数,Lyapunov指数关于能量是全域连续的.

固体“类流态”实测数据的混沌特征判定

“类流态”是固态合金中存在的一种非线性振荡现象 ,在某些微区表现出明显的流动特性。根据非线性动力学的无标度理论 ,固体类流态“胞”区的天然破裂过程与地壳板块岩石的破裂过程在物理机制和表现形式上具有相似性。通过对固体“类流态”图像灰度值的时间序列进行分析 ,分别用Lyapunov指数和相位随机化方法判定了其混沌特性。研究表明固体“类流态”现象呈现出明显的非线性动力学特征 ,这一研究也为非线性和复杂性研究提供了以材料物理试验为内涵的范例。

基于小数据量法计算固体“类流态”的最大Lyapunov指数

为研究固体材料中的非线性振荡“类流态”现象,由高速摄像机拍摄固体“类流态”振荡过程,获得了灰度值振荡时间序列．利用Lyapunov指数的小数据量法,计算出该时间序列的最大Lyapunov指数．由于Lyapunov指数是定量描述混沌吸引子的重要指标,根据最大Lyapunov指数大于零的计算结果,判别固体“类流态”振荡系统处于混沌状态．

M-J 集分维分布谱密度函数的计算机构造

在对ＭＪ集对应的不同周期轨道的各种混沌特征分析的基础上，研究发现与ＭＪ集的分维分布密切相关的５个主要因数：轨道周期数、吸引率、拟李雅普诺夫指数、协方差和重心，利用计算机对ＭＪ集整体分维分布的性质进行了研究，运用概率统计方法给出了其上的分维分布谱密度函数，通过统计分析说明谱密度函数的可靠性·

三阶非自治电路中的混沌振荡

本文研究在正弦电源激励下的三阶电路中的非线性动力性质。在该电路中，唯一的非线性元件是分段线性的负电阻元件。计算机模拟和电路实验表明，该电路在电源电压的有效值改变时，振荡制式会有如下之演变：周期—拟周期—混沌—亚起混沌—混沌—周期。此处所谓的亚超混沌振荡，是指相空间轨线的吸引子具有（＋，０，０，－）类型的李雅普诺夫指数谱的振荡制式而言的。这种亚超混沌振荡制式在现有的非线性电路与系统的文献中尚不曾有过报道。本文的计算机模拟结果与电路实验结果之间有较好的吻合。

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.

向量Lyapunov函数与集值微分系统的稳定性

讨论一类集值微分系统的稳定性问题。通过引入函数的上拟单调增的概念,并利用向量Lyapunov函数,给出连接两个高维系统解的新的比较定理。利用所得到的比较定理,给出集值微分系统等度稳定,等度渐近稳定和一致等度渐近稳定的判别准则。实例分析验证了所得结果的正确性。

不确定脉冲系统的鲁棒指数稳定性分析

对线性和非线性不确定脉冲系统的鲁棒指数稳定性问题进行了研究.利用拟Lyapunov函数法以及Ric cati和Hamilton Jacobi不等式等方法,分别得到了线性和非线性不确定脉冲系统鲁棒指数稳定的充分条件,这些鲁棒指数稳定性判据可用Riccati不等式方程或Hamilton Jacobi不等式方程是否有正定解检验.最后,给出了一个实例加以验证所得到的结论.

一类三次幂零奇点的中心焦点判定与极限环分支

研究了一类原点为三次幂零奇点的三次微分系统.对一类三次系统给出了计算原点拟Lyapunov常数的递推公式,并在计算机上用Mathematica推导出该系统原点的前6个拟Lyapunov常数,进而推导出原点成为中心和最高阶细焦点的条件,并在此基础上得到了对系统作适当的微小扰动时,在原点充分小的邻域内恰有6个包围原点的极限环的结论.

新五维超混沌Lorenz系统

通过加入线性和非线性状态反馈控制器的方法到三维Lorenz系统中,构造出了五维新超混沌Lorenz系统,详细研究了其动力学行为,包括平衡点的稳定性、随参数变化的分岔图、奇怪吸引子和李雅普诺夫指数谱等随参数范围变化关系.结果表明,新五维超混沌Lorenz系统具有较大的使系统处于超混沌状态的参数范围,且使系统处于混沌状态的参数范围极小,同时系统具有较宽的周期轨道和拟周期状态范围,动力学演化过程清晰明了.

集值控制积分微分系统的两度量实用φ_0-稳定性

给出在上拟单调增情况下连接两个高维系统的新的比较原理,为克服Lyapunov函数构造带来的困难,引入锥值Lyapunov函数概念,并利用锥值Lyapunov函数方法,研究带有控制项的集值积分微分系统的φ_0-稳定性,得到该系统相应的等度渐近φ_0-稳定性和两度量实用φ_0-稳定性判别准则。

一类四次系统幂零中心焦点判定与极限环分支

研究一类原点为幂零奇点的四次系统的中心焦点判定与极限环分支问题。对一类四次系统给出了计算原点拟Lyapunov常数的递推公式,且在计算机上用Mathmatica软件推导出该系统原点前10个拟Lyapunov常数,进而分别推导出原点为中心和最高细焦点的条件,并在此基础上得到了此系统的扰动系统在原点充分小的领域内恰有10个包围初等结点的极限环的结论。

一类原点为幂零奇点的三次系统的中心焦点判定与极限环分支

研究一类原点为幂零奇点的三次系统的中心焦点判定和极限环分支问题。对一类三次系统给出了计算原点拟Lyapunov常数的递推公式,并在计算机上用Mathematica推导出该系统原点的前6个拟Lyapunov常数,进而分别推导出原点成为中心和最高细焦点的条件,并在此基础上得到了此系统的扰动系统在原点邻域内恰有6个包围原点的极限环的结论。

基于Melnikov法的双摆系统混沌特性研究

针对双摆系统的混沌特性展开研究。首先,将双摆从Hamilton系统近似为拟Hamilton系统;然后,应用双自由度的Melnikov法预测拟Hamilton系统出现混沌运动的能量阈值,间接得到Hamilton系统混沌的必要条件。通过必要条件分析某些特定情况下系统的运动状态,结合不同参数下系统的最大Lyapunov指数图、分岔图、Poincaré截面图和时间历程图,验证了理论的正确性;同时也发现了因模型局限而产生的两种例外情况,并从理论角度对产生例外的原因进行分析。结果表明,能量阈值与摆长、摆重密切相关,而摆长、摆重又影响能量大小,这意味着能量与系统混沌之间存在复杂的联系,而不是一般认为的低能级拟周期、高能级混沌。

基于牵制协议的异质网络拟同步分析

本文主要考虑一类异质谐振子系统的有界同步(或拟同步)问题。对于一般的异质谐振子系统,考虑了具有异质非线性扰动的情形,即每个谐振子的非线性扰动也是异质的。引入了一个领导者,基于牵制控制算法,设计了一个分布式同步协议。构造了一个Lyapunov函数,通过运用稳定性理论和线性矩阵不等式方法证明了异质谐振子系统在一定条件下可以实现拟同步,即每个跟随者谐振子的状态与领导者谐振子状态的差最终趋于有界的范围,给出了实现拟同步的充分性判据。同时,给出了拟同步误差上界的估计。最后,通过数值仿真验证了理论结果的有效性。

一类具有13个参数的7次系统的极限环分支

研究了一类具有幂零奇点的7次多项式微分系统的极限环分支与中心问题.借助于数学软件MATHEMATICA,推导出系统在原点的前14个拟Lyapunov常数,从而得到了系统的原点为中心的充要条件,证明了系统在3阶幂零奇点处可以分支出14个极限环,给出了7次李雅谱诺夫系统在3阶幂零奇点处的环性数的下界.

一类原点为幂零奇点的七次系统的中心判定

研究一类原点为幂零奇点的七次系统的中心判定问题。在计算机上用Mathematica推导出该七次系统原点的前9个拟Lyapunov常数,进而推导出原点成为中心的条件。

一类四次系统的幂零中心条件与极限环分支

本文研究了一类原点为三次幂零奇点的四次系统的中心焦点判定和极限环分支问题,给出了一类四次系统计算原点拟Lyapunov常数的递推公式,并得到了该系统原点的前9个拟Lyapunov常数b及原点成为中心和最高阶细焦点的充分必要条件,由此得到了该系统的扰动系统在原点充分小的邻域内恰有9个包围原点的极限环的结论.

基于拟单边Lipschitz条件的非线性系统自适应观测器设计

用拟单边Lipschitz条件代替通常的Lipschitz条件研究了一类非线性系统自适应观测器的设计方法.所得到的判据较已有文献的结果减少了保守性,并给出了仿真算例验证了所给方法的有效性.