新光滑多翅膀混沌系统研究

针对光滑多翅膀混沌系统不易于构造的问题,基于光滑代数函数提出两个新光滑多分段非线性函数,并用新光滑多分段非线性函数构造了新光滑单方向多翅膀S-M混沌系统和新光滑二方向网格多翅膀S-M混沌系统.然后,分析了两个新光滑多翅膀混沌系统的非线性动力学行为,主要包括相图、平衡点、不变性、耗散性、李亚普诺夫指数、分维数和庞加莱截面,并得到了多翅膀混沌吸引子的产生机理.其产生机理为指标2鞍焦平衡点用于产生翅膀.此外,通过单方向多翅膀S-M混沌吸引子和二方向网格多翅膀S-M混沌吸引子的电路实现,验证了理论推导和数值仿真的正确性.     

具有共存吸引子的混沌系统及其分数阶系统的镇定

研究一个具有共存吸引子的混沌系统及对应分数阶系统的镇定问题.提出了一个新的具有双翼与四翼吸引子共存的混沌系统,利用Lyapunov指数谱和分岔图对系统的性质进行了分析.借助于拓扑马蹄理论和数值计算,找到了系统的拓扑马蹄,并获得了拓扑熵.构造了相应的分数阶混沌系统,此系统亦存在两个孤立的双翼吸引子以及四翼吸引子且共存的双翼吸引子之间没有重叠.设计了线性反馈标量控制器,此控制器用于分数阶混沌系统的镇定.在控制过程中并未删除系统的非线性项,理论分析与仿真计算表明了该方法的有效性.     

基于两步控制策略的混沌系统全局有限时间同步

本文研究了无刷直流电机(brushless direct current motor,BLDCM)混沌系统的全局有限时间同步问题.利用混沌吸引子的有界性,提出了两步控制策略.首先不施加控制,让主–从混沌系统各自的轨迹收敛到各自的吸引子中,并估计了吸引子的界和收敛时间;再对收敛到吸引子的从系统施加状态误差反馈控制,根据有限时间稳定性理论,得出该控制器在满足一定条件时,两个相同的混沌系统可以快速达到有限时间同步.这种方法在主从系统的初始值相差很大的情况下可以大大减少控制成本,并且可以并估计同步时间.文章最后用仿真结果验证了所得判据的可行性和有效性.     

基于免疫算法的混沌多模型微扰控制

A.Duchateau et al的多模型控制策略是一种改进的OGY方法,为扩大控制器在吸引子中的作用范围,需要在混沌系统的一条无控收敛轨道上设置一系列的局部线性模型,由线性反馈控制律把混沌系统引导到不动点,这要求控制器的结构和控制量的大小是可变的.本文应用人工免疫算法的参数和结构双重可塑性来产生多模型控制策略控制律,由此提出了一种新的混沌控制方法.对Hénon映射仿真的结果表明:与其他方法相比,新方法能在较短的混沌暂态时间内把系统控制到预定轨道.因此,基于人工免疫算法的混沌多模型微扰控制方法能对混沌系统实施有效控制,且能够应用于系统全局动力学模型未知而仅获得实验数据的情况.     

带有误差修正项的自适应学习控制

本文讨论了二阶系统在任意初态偏差下的自适应控制问题,借助学习控制及其初始修正的思想,提出了两种带有修正初态偏差功能的自适应控制策略:一阶吸引子控制器和零阶吸引子控制器.两种控制器都是将整个控制过程分成若干个等长时间的子过程,在每个子过程中控制算法都会进行误差校正和参数学习.其中,一阶吸引子控制器在每个子过程中同时修正所有状态偏差;而零阶吸引子控制器在每个子过程中先修正高阶状态偏差,再修正低阶状态偏差.并且两种控制器在控制过程中,都利用反正切函数对控制量进行连续化处理,解决了控制过程中的颤振问题.最后,通过计算机仿真验证了算法的有效性.     

冰淇淋老化机温度控制系统的设计

针对在冰淇淋均质老化机的温度控制系统中,传统PID控制方法表现不佳的问题,提出了分段式模糊PID的控制方法.根据温度误差对系统控制区进行分段,通过分段控制的模糊控制方法和PID控制结合在一起,实现了两种控制方法优势互补.设计了基于单片机的温度控制器,实验结果表明,系统的响应速度和稳态精度都得到了提高,该方法优于传统PID控制方式.     

Mandelbrot集高周期混沌吸引子定位算法研究

研究Mandelbrot集混沌分形图谱混沌吸引子定位算法.设计高周期混沌吸引子的定位算法,该算法将复平面区域网格化,根据混沌吸引子模值局部最小的特性,确定其坐标位置.针对实轴上混沌吸引子分布密集难以处理的情况,算法将复平面划分为实轴上侧、实轴和实轴下侧三个部分,实轴上的混沌吸引子采用单独的遍历方法进行查找.分析定位算法...     

船舶混沌运动的周期脉冲参数微扰控制

针对海上航行船舶非线性运动中存在的混沌现象,为实现对航行船舶的高精度航向控制,本文将脉冲参数微扰方法与横截同宿点理论相结合,提出了一种基于Melnikov方法的简捷船舶混沌运动周期脉冲参数微扰控制方法.该控制方法利用Melnikov函数确定控制脉冲参量关系及取值范围,基于该方法设计的控制器克服了脉冲参量取值难以确定的不足.仿真结果表明,本文所提方法能将混沌系统快速稳定到不同的周期轨道,具有较好的控制效果.     

基于非线性方程组的吸引子图形绘制

利用线性函数迭代系统进行迭代可以绘制出树与山等自然景物,而非线性系统在这方面的研究结果相对较少。本文利用辅助函数与一个随机生成的多项式函数构成动力系统,其中辅助函数具备类似正弦函数的性质,而多项式函数只含有二次项或者一次项,通过绘制分形图等方法对系统的混沌特性进行分析,结果表明,一组三维正弦函数与两个三维多项式函数构造的动力系统是混沌的概率很高,通过迭代可以得到众多的具有观赏和实用价值的三维吸引子。除了可以辅助绘制吸引子图形外,这种构造混沌的方法也是混沌理论研究的一个实例。     

离散时间系统重复控制的理想误差动态方法

针对周期参考信号下的离散时间系统, 引入吸引律构造理想误差动态特性, 并基于理想误差动态设计重复控制器. 重复控制能够实现周期性扰动的完全抑制, 从而提高控制能.为了消除颤振现象, 以饱和函数替换重复控制器中的符号函数. 分别推导了理想误差动态方程的单调减区域、吸引层和稳态误差带的边界, 用于刻画误差动态行为, 并给出了数值仿真结果. 在逆变器装置上完成的实验进一步表明了所提出的重复控制方法的有效性.

     

Non-linear feedback control of a novel chaotic system

From the classical Lü chaotic system a new simple three-dimensional autonomous system is derived, which exhibits a three-scroll chaotic attractor. An approach to control this novel attractor by non-linear feedback functions is proposed. The results obtained reveal that the trajectories of the chaotic attractor can be controlled to reach certain target periodic orbits or points. Finally, some numerical simulations are provided to show the effectiveness and feasibility of the controller design method developed.     

一个五维受控混沌系统的动力学行为

用状态反馈的方法对L櫣系统的混沌运动进行控制,在L櫣系统中增加两个新的状态变量,获得了一个五维的受控混沌系统,该系统有复杂的动力学行为.计算了系统的Lyapunov指数、功率谱和相轨迹.数值模拟表明：通过改变控制参数,可以将系统的周期运动改变为混沌运动、混沌运动改变为周期运动.     

Bonhoeffer-van der Pol方程的混沌控制

基于延时反馈混沌控制方法和相空间压缩法,提出了一种改进的延时控制方法,即：将空间压缩作为系统状态变量的一种约束施加到延时反馈混沌控制中．以Bonhoeffer-van der Pol系统为例,数值验证了此改进方法的有效性．结果表明：对于具有单个吸引子的混沌系统,此方法可以将混沌系统很快控制到一个期望的周期轨道上,与原始的延时反馈方法相比减少了恢复时间．对于具有多个混沌吸引子的系统,通过增加适当的相空间限制器,可以快捷地将系统稳定在嵌入于不同混沌吸引子中的期望周期轨道上．     

Optimum design of fractional order PID controller for AVR system using chaotic ant swarm

Fractional-order PID (FOPID) controller is a generalization of standard PID controller using fractional calculus. Compared to PID controller, the tuning of FOPID is more complex and remains a challenge problem. This paper focuses on the design of FOPID controller using chaotic ant swarm (CAS) optimization method. The tuning of FOPID controller is formulated as a nonlinear optimization problem, in which the objective function is composed of overshoot, steady-state error, raising time and settling time. CAS algorithm, a newly developed evolutionary algorithm inspired by the chaotic behavior of individual ant and the self-organization of ant swarm, is used as the optimizer to search the best parameters of FOPID controller. The designed CAS-FOPID controller is applied to an automatic regulator voltage (AVR) system. Numerous numerical simulations and comparisons with other FOPID/PID controllers show that the CAS-FOPID controller can not only ensure good control performance with respect to reference input but also improve the system robustness with respect to model uncertainties.     

混沌范德玻—杜芬系统的T—S模糊控制

针对混沌ADVP（范德玻—杜芬）系统,进行了T-S模糊建模和模糊控制器设计,实现了系统的稳定。在用T-S模糊模型精确重构系统结构的基础上,利用反馈同步思想和极点配置方法,基于并行分布补偿（PDC）技术,进行了控制器设计。整个设计过程只需在模糊模型基础上作极点配置,简化了计算,得到了简单且易实现的控制器。仿真表明,受控系统能够快速达到收敛,验证了方法的有效性。     

基于上界估计的变参数Lorenz系统模糊滑模控制

传统滑模控制设计方法根据系统不确定性上界函数得到的切换增益,不能随着受控状态的变化而相应变化,存在滑模控制量反应不够及时的问题,并且需要预先知道系统不确定性的上界函数,对滑模控制应用到混沌系统控制当中造成了限制.针对变参数的Lorenz混沌系统提出了一种模糊滑模控制方法,控制系统到达平衡状态.模糊控制器的输入为滑模面S,通过设计合理的输入输出隶属度函数以及模糊规则,输出的μ值能在线调节滑模控制切换量中的切换增益,有效地解决了滑模控制量反应不够及时的问题;另外设计了状态观测器,对系统的不确定性函数进行了估计.仿真实验结果验证了所提出的模糊滑模控制有着良好的控制效果.     

Chaos synchronization of nonlinear gyros using self-learning PID control approach

Since chaotic systems are important nonlinear deterministic systems that display complex, noisy-like and unpredictable behavior, synchronizing chaotic systems has become an important issue in the engineering community. Due to the proportional-integral-derivative (PID) controller has a simple architecture and easily designed, it was widely used in the industrial applications. However, the traditional PID controller usually needs some manual retuning before being used to practically application. To tackle this problem, this paper proposes a self-learning PID control (SLPIDC) system which is composed of a PID controller and a fuzzy compensator. The PID controller which is used to online approximate an ideal controller is the main controller. The controller gain factors of the PID controller can automatically tune based on the gradient descent method. The fuzzy compensator is designed to dispel the approximation error between the ideal controller and PID controller upon the system stability in the Lyapunov sense. From the simulation results, it is verified that the chaotic behavior of two nonlinear identical chaotic gyros can be synchronized by the proposed SLPIDC scheme without the chattering phenomena in the control effort after the controller parameters learning.     

一个三维非线性系统的混沌运动及其控制

通过数值计算、理论推导分析了一个三维类Lorenz混沌系统的基本动力学特性, 并通过数值仿真、相图、Poincare截面图和功率谱研究了这个系统的混沌行为. 然后, 构建一个受控系统并利用Lyapunov指数谱、分叉图分析了该系统混沌吸引子的形成机制, 通过对控制参数的改变, 系统的混沌运动可以得到有效控制.     

$H_infty$Output Feedback Control of Discrete-Time Fuzzy Systems With Application to Chaos Control

This paper presents an observer based$H_infty$output feedback synthesis method for discrete time fuzzy dynamic systems based on a piecewise Lyapunov function. The basic idea of the approach is to design an observer based piecewise linear output feedback control law to guarantee the global stability with$H_infty$performance of the resulting closed-loop fuzzy control systems. It is shown that the controller parameters can be obtained by solving a set of linear matrix inequalities (LMIs) that are numerically feasible with commercially available software. Application to control chaotic systems is given to illustrate the effectiveness and advantages of the proposed method.