分数阶超混沌系统的广义投影同步研究

研究从分数阶超混沌系统的动力学方程出发,根据分数阶系统的稳定性理论,设计出采用主动控制策略的同步控制器,使两个不同结构的分数阶超混沌系统实现广义投影同步.以分数阶超混沌Chen系统和分数阶超混沌Lorenz系统的广义投影同步为例进行数值模拟,仿真结果验证了该同步控制器的有效性和可行性.     

一类具有二次项的新分数阶MAVPD混沌系统

首先给出了一个分数阶微分方程的定义和分数阶MAVPD混沌系统,在此系统之上,增加一个二次项yz,得到一个新的分数阶三维自治混沌系统,求出新混沌系统的不稳定平衡点.利用Routh-Hurwitz判据条件对平衡点进行分析,得到了使新混沌系统在不稳定平衡点实现稳定的条件,并以此为基础设计单变量反馈控制器,对该新分数阶混沌系统的不稳定平衡点进行控制.同时,还设计激活控制函数,得到该分数阶混沌系统自同步的充分条件,并应用拉普拉斯变换进行了理论证明,实现新分数阶混沌系统的自同步.最后,通过数值仿真,结果验证了新分数阶混沌系统在不稳定平衡点实现控制,同时也验证了该新分数阶混沌系统自同步理论的正确性.     

分数阶混沌系统的追踪同步与电路实现

针对一个新型四维整数阶混沌系统,设计合适的线性反馈控制器,实现分数阶超混沌系统的所有状态向量与不同信号的追踪同步,并以追踪三角波信号、任意不动点以及整数阶超混沌Qi系统等为例,将分数阶混沌信号控制到期望的周期轨道或平衡点,以及实现分数阶混沌系统与整数阶混沌系统的异结构追踪同步,这为混沌系统在保密通信等方面的应用提供了技...     

具有纠缠项的分数阶五维混沌系统滑模同步的两种方法

根据滑模和积分滑模两种方法研究具有3个纠缠项的分数阶五维混沌系统的滑模同步,给出滑模面和控制器的两种设计方法,得到纠缠混沌系统取得滑模同步的2个充分条件。研究表明:一定条件下,分数阶五维纠缠混沌系统取得滑模同步。通过数值仿真,验证了控制器的正确定性和有效性。     

基于滑模控制的分数阶超混沌系统投影同步

研究了一类分数阶超混沌系统的投影同步问题.利用分数阶性质及分数阶稳定理论,设计滑模控制器,实现分数阶超混沌系统的投影同步.并利用Lyapunov稳定理论证明误差系统的渐近稳定,数值仿真结果验证了控制器的有效性.     

一类分数阶冠状动脉系统的混沌同步控制

基于Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分,研究一类分数阶冠状动脉系统的混沌同步问题,给出系统取得同步的三个充分性条件。研究表明:选取适当的控制器,系统能够取得混沌同步。     

多种多翼吸引子共存的新型三维分数阶混沌系统

自然界的物理现象大多以分数阶的形式存在,整数阶微分方程正好是分数阶微分方程的特例.与整数阶模型相比,分数阶模型更接近真实的世界,具有更诱人的发展前景.为使分数阶混沌系统中共存的多翼混沌吸引子类型更加丰富,提出了一个新型三维分数阶混沌系统,此系统最大的特点是具有多种多翼混沌吸引子共存,即双翼、三翼和四翼混沌吸引子共存.通过相图、Lyapunov指数谱、分岔图等数值仿真,分析了系统的动力学特性,给出了其存在混沌吸引子的必要条件,即q>0.822 4.固定参数,阶数q=0.98时,系统有双翼、双翼、四翼等混沌吸引子共存;q=0.83时,系统有双翼、三翼、四翼等混沌吸引子共存,表明了系统具有丰富的混沌特性.对系统进行了Multisim模拟电路仿真,仿真结果与数值分析相符,进一步验证了其混沌行为.采用分数阶Lyapunov稳定性理论以及定理1,设计了系统的自适应同步控制器,仿真表明响应系统与驱动系统在0.2 s内达到同步,在0.2 s内完成对未知参数的识别,因此,所设计的控制器是有效的.     

分数阶超混沌系统的自适应函数投影同步

研究一类具有不确定性参数的分数阶超混沌系统的自适应函数投影同步问题。基于分数阶系统稳定性理论和自适应控制策略,设计自适应控制器和参数更新规则,实现了系统的自适应函数投影同步,并对系统进行稳定性分析,数值仿真结果验证了该控制器和参数更新规则的有效性和正确性。     

分数阶Brussel系统混沌同步的三种控制方案

基于分数阶微积分理论,提出三种同步控制方案使分数阶Brussel系统的误差系统收敛到平衡点。第一种控制方案通过设计适当的控制器,利用Mittag-Leffler函数得到误差系统的收敛性。第二种控制方案引入了分数阶的滑模面,利用分数阶Lyapunov 稳定性理论和滑模控制方法,得到分数阶Brussel主从系统的混沌同步。第三种控制方案充分考虑系统的不确定性和外部扰动,设计一个新型趋近律,利用分数阶终端滑模控制方法使误差系统快速收敛到平衡点。研究表明,选取适当的控制器,分数阶主从Brussel系统可以达到混沌同步。通过数值算例说明所提出的三种控制策略的有效性和适用性,并验证了本研究的理论结果。     

不确定分数阶混沌系统的滑模投影同步

针对2阶不确定分数阶混沌系统的投影同步问题,提出基于滑模原理的同步控制方法.分数阶导数采用Caputo的定义.控制律由趋近控制和等价控制2部分组成.趋近控制采用指数趋近律,等价控制利用系统轨迹在滑模面上运动时滑模面的时间导数为零的条件得到.在控制器设计过程中,利用分数阶系统的Lyapunov理论分析滑模面的存在性,简化稳定性证明方法,得到了存在不确定性时分数阶系统达到同步的稳定性定理,实现了控制目标.通过对分数阶Duffing Holmes系统的完全状态投影同步的仿真,证明了该方法的有效性.     

永磁同步电机的分数阶自适应控制

为实现永磁同步电机的混沌控制,提出一种分数阶自适应控制器设计的新方法。建立分数阶永磁同步电机的数学模型,并利用分数阶预估-校正算法研究了其混沌动力学特性, 在此基础上,设计一种简单新颖的分数阶自适应反馈控制器,实现分数阶永磁同步电机的混沌控制。通过构造合适的Lyapunov函数,结合使用分数阶不等式、Mittag-Leffler函数和Laplace变换,获得了在所设计的控制器作用下系统全局镇定的充分条件。最后,数值仿真实验验证控制方法的有效性和对随机正弦外部扰动的鲁棒性。     

含电磁功率扰动的分数阶电力系统混沌分析与同步控制

混沌振荡是电力系统的固有现象,当系统运行情况变得复杂时,整数阶互联系统模型已无法满足研究要求. 本文提出了一个简单的含电磁功率扰动的分数阶互联电力系统模型,利用分岔图、李雅普诺夫指数谱、庞加莱截面等分析系统产生混沌振荡的最低阶次. 通过改变电磁功率扰动幅值和频率因子,观察到系统由倍周期分岔通往混沌直至功角失稳,并导致系统崩溃. 同时,采用双参数分析法对系统的周期运动、混沌和功角失稳详细划分与分析,由于功角稳定性被破坏前并没有明显的迹象,但会出现分岔和混沌行为,若能对混沌运动进行控制,就可以避免功角失稳对系统造成的巨大危害. 最后,设计一种符合该系统稳定性要求的非线性控制器,实现分数阶互联电力系统的同步控制,仿真结果证明了控制方法的有效性,为电力系统的安全稳定运行提供了依据.     

一类非线性混沌系统的自适应滑模同步

基于自适应滑模控制方法,研究一类非线性混沌系统在模型不确定和外部扰动的情况下的同步问题。设计一种新的非奇异终端滑模面,并证明其稳定性。利用Lyapunov稳定性理论,推导出一种滑模控制律,将误差系统轨迹驱动到滑模面上,保证滑模运动的发生。应用上述控制方案得到一类带有模型不确定性和外部扰动项的整数阶及分数阶非线性混沌系统的同步。以分数阶Victor-Carmen系统为例进行数值仿真,验证了本研究提出的滑模控制技术的适用性和有效性,并验证了本研究的理论结果。     

基于遗传算法的道路安定极限优化求解方法

为解决长期往复车辆荷载作用下道路结构易产生弹塑性变形的问题, 基于静力安定定理研究Hertz荷载作用下半无限空间Mohr-Coulomb结构的安定行为, 引入遗传算法构建往复车辆荷载作用下道路结构安定极限下限值的高效计算方法。通过与现有求解方法进行对比和参数分析, 验证了新方法的准确性,计算过程在10 s内完成。     

基于降阶方法的分数阶多涡卷混沌系统的同步控制

基于降阶方法研究整数阶分数阶多涡卷混沌系统的同步问题,将三阶分数阶多涡卷混沌系统转化为一阶系统,利用分数阶微积分给出了驱动-响应系统取得混沌同步的充分条件,给出严格的数学证明和推理过程,仿真例子验证了方法的有效性。     

Dynamic Analysis of Fractional-Order Memristive Chaotic System

分数阶忆阻器混沌电路的动力学分析

丁大为,李书家,王年

(安徽大学 电子信息工程学院,合肥 230601)

中文说明：

为研究系统的非线性动力学,提出一个从相对应的整数阶演变而来的分数阶忆阻蔡氏电路。首先,根据李亚普诺夫间接法,对分数阶忆阻系统的稳定性进行分析,结果表明：当忆阻系统的分数阶参数达到临界值时,系统失去稳定性,并发生分岔。然后,根据不同分数阶阶数以及不同其他系统参数的分岔图表明分数阶忆阻系统发生分岔和混沌行为。此外,为证明分数阶忆阻混沌系统存在混沌行为,给出了系统的时域图、相位图和最大的李亚普诺夫指数图。最后,通过数值仿真说明和验证理论结果的正确性。

关键词：忆阻器;动力学行为;分数阶;稳定性

     

Sliding Mode Control of Fractional-Order Memristive System

A sliding mode controller for a fractional-order memristor-based chaotic system is designed to address its problem in stabilization control. Firstly, a physically realizable fractional-order memristive chaotic system was introduced, which can generate a complex dynamic behavior. Secondly, a sliding mode controller based on sliding mode theory along with Lyapunov stability theory was designed to guarantee the occurrence of the sliding motion. Furthermore, in order to demonstrate the feasibility of the controller, a condition was derived with the designed controller''s parameters, and the stability analysis of the controlled system was tested. A theoretical analysis shows that, under suitable condition, the fractional-order memristive system with a sliding mode controller comes to a steady state. Finally, numerical simulations are shown to verify the theoretical analysis. It is shown that the proposed sliding mode method exhibits a considerable improvement in its applications in a fractional-order memristive system.     

Lü混沌系统的全局同步控制

研究了Lü提出的一个新的混沌系统的混沌同步问题,利用非线性控制方法设计了3种混沌同步控制器,并用李雅普诺夫方法证明了在混沌控制器作用下,驱动、响应混沌系统可以实现全局同步.数值仿真结果表明,所设计的3种混沌控制器都能有效的实现混沌同步,并且具有很强的鲁棒性.