基于跟踪混沌化方法的线谱控制技术研究

船舶辐射水声中的线谱成分是被动声纳在水声对抗中检测、跟踪和识别目标的主要特征信号,混沌隔振技术利用隔振系统处于混沌状态时其响应功率谱呈连续谱这一特征来抑制动力机械对艇体的线谱激励。针对目前混沌隔振技术在工程实际应用中存在如何在小振幅条件下实现持续混沌运动的难题,提出了利用跟踪控制使隔振系统混沌化方法,抑制辐射水声中的线谱成分,同时解决了跟踪目标建立的难题,试验结果证明了该方法的有效性。     

线谱激励的混沌隔振研究

一般的线性被动隔振系统因具有频率保持性而不能彻底隔离线谱激励，而对于非线性隔振系统则可能改变系统的频谱结构，特别是处于混沌状态时它的频谱是连续的宽频特性以消除或减弱特征线谱进行了研究。结果表明混沌隔振不仅对线谱有较好的隔离效果，而且整体隔振性能也比较好。     

基于反馈混沌化方法的多线谱控制技术研究

船舶辐射水声中的线谱成分是被动声纳在水声对抗中检测、跟踪和识别目标的主要特征信号,混沌线谱控制技术利用混沌系统响应功率谱为宽频谱的特殊性质,把集中于某一频率的能量分散到较宽的频带上来抑制线谱成分,提高船舶的声隐身性能。利用反馈混沌化理论,对多谐波激励条件下隔振系统的混沌化进行了研究,提出了多谐波激励多自由度隔振系统的反馈混沌化方法,掌握了隔振系统进入混沌的条件和途径,突破了激励频率增加引起隔振系统混沌运动难以保持的技术难题。根据反馈混沌化原理设计了双层隔振系统试验装置,开展了隔振系统多线谱控制试验研究,试验结果证明了该方法的有效性,可作为混沌隔振系统设计的理论和试验依据。     

基于滑模控制投影混沌同步在隔振系统中的应用研究

线谱是潜艇辐射噪声谱中最显著的特征,即使在潜艇以低速航行,产生最低的噪声辐射的情况下也可以探测到。利用混沌的宽频特性来降低潜艇辐射噪声线谱,提高其隐身能力已被广泛研究,但由于混沌的内在不确定特性,当系统处于混沌状态时,整体隔振性能不能得到保证。提出应用滑模变结构控制实现隔振系统和混沌系统投影同步的新方法,在保持原有隔振系统隔振性能的前提下有效的消除了线谱。该方法不用计算Lyapunov指数,且对参数失配具有很强的鲁棒性。通过对两自由度隔振系统和Duffing方程的数值仿真,验证了该方法可成功消除线谱且明显改善隔振系统的隔振性能。     

非线性隔振系统反馈控制动力学特性研究

建立含速度反馈控制的两自由度非线性隔振系统模型,推导系统的幅频特性关系式;研究反馈控制增益对幅频特性曲线的影响,得到曲线共振峰随反馈增益变化的规律。当增益增大时,共振峰左移并逐渐消失,本质上反映了该反馈对大幅值振动的抑制过程。通过计算分析反馈控制时系统的Lypunov指数谱随控制参数变化的规律,得到可用于系统混沌控制的参数范围,表明系统在一定的参数条件下可以处于混沌状态和周期状态。通过实验研究观察到系统出现的基频和超谐波响应,通过控制可以使得线谱成分得到有效降低,从而可为非线性隔振系统混沌控制和设计提供有益参考。     

混沌隔振系统幅值控制方法仿真研究

针对混沌隔振系统中振子幅值较大,难以实现工程应用的现状,本文提出了一种减小振子幅值的方法。仿真结果表明:通过附加质量块以及调整隔振器的参数,对原混沌隔振系统进行改进,可以将混沌系统幅值控制在某一比例范围之内,而基础的振动功率谱基本保持原混沌隔振状态。论文提出一套较完整的混沌隔振系统的设计方案,对混沌隔振系统的工程应用具有一定的参考意义。     

混沌同步控制策略构造方法研究

水下辐射噪声中的低频线谱是影响潜艇声隐身性能的主要因素,线谱混沌化控制技术通过处于混沌状态的非线性隔振系统将低频线谱转换为宽频混沌谱,可以实现频谱重构并降低线谱强度。前期研究表明,利用广义混沌同步方法可以实现变工况下隔振系统的持续混沌化,在某些情况下还能显著减小振幅,为线谱混沌化控制理论提供了新思路。然而,目前要利用广义混沌同步产生小振幅的持续混沌运动,只能通过"试错"来选择合适的混沌同步控制策略,还没有形成系统的方法。为此,提出了一种混沌同步控制策略构造方法。结合耦合Duffing隔振系统对该构造方法进行验证和说明,并将该方法应用于两自由度非线性隔振系统。     

非线性隔振系统混沌特性实验研究

本文设计建立了混沌特性实验装置，对以钢片弹簧为隔离元件的非线性隔振系统进行了实验研究，验证非线性隔振系统处于混沌状态时具有很好的隔振效果并且能有效地隔离结构噪声中的线谱成分，实验得出了非线性隔振系统的混沌特性区域以及其在混沌状态下的整体和对线谱的隔离效果。     

基于Lyapunov指数谱的非线性隔振系统混沌运动参数区域预测

Lyapunov指数是定量描述系统运动状态的重要参数之一．讨论了Lyapunov指数谱的数值计算方法以及它和总时间的关系，利用混沌状态下系统的最大Lyapunov指数大于零的性质预测了非线性隔振系统处于混沌运动状态时两个可变参数的参数区域。     

基于碰撞振动的隔振系统混沌化实验研究

针对混沌线谱控制研究中如何在小振幅下实现隔振系统在较宽频带内的混沌运动这一难题,提出了基于碰撞振动的隔振系统混沌化方法,构建了实验系统并开展了实验研究。实验结果表明:被隔振设备的振幅小于0.2 mm时,也能使得隔振系统呈现出较强的混沌运动特征;在混沌状态下,不仅传递到基座的振动功率谱整体有所下降,而且主要线谱强度也显著降低;这些结论均验证了该方法的有效性。     

具有间隙和振动边界的自激振动系统的非线性振动

以初轧机轧制过程中产生自激振动为例,在考虑振动系统具有间隙及振动边界的特殊情况下,建立了初轧机自激振动力学模型。对所建模型的分析表明,该系统具有多种非线性振动形式,即周期振动、概周期振动直至混沌振动。应用Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面、分叉图和最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数等多种方法描绘了这些振动的形式。研究结果分析、诊断及控制这类系统及相关振动系统的振动提供了新的思路。     

连续线性混沌隔振装置设计与研究

根据混沌隔振原理设计出连续线性混沌隔振装置,该装置能够产生强非线性,其线性部分、非线性部分与模型几何尺寸相对应,并且两者完全区分开。在实验中两者均易于调节,这大大增加了该装置在工程中的应用前景。并利用数值计算对特定参数下的隔振装置在简谐激励力作用下的运动特性进行分析,分析结果表明该装置能够产生混沌运动,且具有很好的隔离线谱的能力。     

非线性成型振动台混沌特性分析与仿真研究

为了解决混凝土构件现有振动成型技术中密实度不高、成型周期长的问题。基于混沌理论对现有振动台结构进行改进,考虑碟形弹簧非线性建立振动系统的物理模型和动力学模型。通过分岔图确定系统产生混沌时的参数范围,利用Matlab/Simulink搭建混沌响应数值仿真平台,采用Runge-Kutta法求解并绘制系统的相轨迹图、Poincaré映射图、时间历程曲线、频谱图和最大Lyapunov指数对振动台的混沌特征进行识别,证明了改进后的系统具有混沌振动特性。     

分段线性运输包装振动系统的研究

对振动环境中分段线性运输包装系统进行了计算机仿真及分析,通过对系统运动的时间历程、相图、Poincare映射及功率谱等的分析,讨论了在确定性振动环境中系统的混沌动力学行为,并进一步给出了混沌控制措施.     

汽车齿轮的振动测试与分析

阐述汽车齿轮振动测试系统的组成和测试方法,并利用测试结果对四种典型故障引起的振动进行分析。研究引起汽车齿轮振动的主要原因,为降低汽车齿轮的振动和噪声提供了某些依据。     

Volterra小波变换最优阈值的混沌去噪方法

针对混沌信号小波去噪中难以确定最优阈值的问题,提出一种Volterra小波变换最优阈值的判定方法。利用小波变换将混沌信号分解,对不同尺度下的小波信号设定浮动因子以调节阈值大小,最后根据混沌序列Volterra自适应预测的相对误差选取最优阈值。利用该方法对不同维度的Lorenz混沌时间序列进行了去噪研究,结果表明所提方法是有效的。     

正交面齿轮传动系统非线性振动特性研究

作为一种新型传动形式,面齿轮传动在高速大功率场合的应用越来越多,其非线性振动特性分析对提高其工作可靠性具有重要意义。为研究正交面齿轮传动系统的非线性动力学特性,建立了包含支承、齿侧间隙、时变啮合刚度、综合传动误差、阻尼和外激励等参数的系统弯-扭耦合动力学模型,并使用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)方法对系统的动力学微分方程进行求解。计算结果表明：随着转速增大,系统呈现混沌-周期-混沌的运动特征,不同的混沌区域间存在周期窗口;在不同的参数条件下系统会出现4种动态响应,即简谐响应、次谐波响应、拟周期响应及混沌响应;不同的响应特性对应的动载系数幅值差别非常大,应尽量调节系统转速,使系统的动态响应保持在周期窗口内。     

纵向振动粘弹性桩的分叉和混沌运动

研究了轴向周期载荷作用下非线性粘弹性嵌岩桩纵向振动的混沌运动。假定桩和土体分别满足Leaderman非线性粘弹性本构关系和线性粘弹性本构关系,得到的运动方程为非线性积分-偏微分方程;利用Galerkin方法将方程简化,并进行了数值计算。数值结果表明纵向振动的非线性粘弹性桩可以通过准周期分叉的方式进入混沌运动。     

Heterogeneous Memristive Models Design and Its Application in Information Security

Based on the three-dimensional classic Chua circuit, a nonlinear circuit containing two flux-control memristors is designed. Due to the difference in the design of the characteristic equation of the two magnetron memristors, their position form a symmetrical structure with respect to the capacitor. The existence of chaotic properties is proved by analyzing the stability of the system, including Lyapunov exponent, equilibrium point, eigenvalue, Poincare map, power spectrum, bifurcation diagram et al. Theoretical analysis and numerical calculation show that this heterogeneous memristive model is a hyperchaotic five-dimensional nonlinear dynamical system and has a strong chaotic behavior. Then, the memristive system is applied to digital image and speech signal processing. The analysis of the key space, sensitivity of key parameters, and statistical character of encrypted scheme imply that this model can applied widely in multimedia information security.