Pre-Btzinger中间神经元模型的动力学分析

通过对Pre-Btzinger复合体中兴奋性中间神经元模型的研究,从神经元动作电位和峰峰间距(ISIs)的角度考察了模型簇发放中所蕴含的动力学特性.通过对神经元膜电容、平衡电位以及离子通道电导系数等电生理参数的考察,得出了神经元动作电位ISIs序列的各种周期分岔现象,如:加周期分岔和倍周期分岔.通过模型结果可以进一步理解Pre-Btzinger复合体中兴奋性中间神经元簇发放的转化模式和编码特性,并为研究这些簇发放特性对呼吸节律的影响提供线索.     

神经元模型的复杂动力学：分岔与编码

研究了改进的Morris—Lecar（ML）神经元模型的放电节律模式和模式转化的峰峰间期（interspike intervals,ISIs）分岔结构,通过调节模型中的两个重要参数μ和Vk,发现对于固定的μ,改变Vk,神经元呈现出从倍周期级联分岔到加周期分岔的复杂结构,放电模式从静息态转化为周期、混沌簇放电状态;若选取此分岔过程中的某一Vk值,对μ进行调节,呈现出的ISIs分岔结构在很大程度上取决于单个神经元的放电节律模式,且单个神经元处于混沌簇放电时,肛带来的分岔动力学行为较丰富．由于神经元能够通过动作电位对信息进行编码,所以我们推测,研究神经元的放电节律模式和动作电位的ISIs分岔结构能为理解神经信息编码机制提供线索．     

皮层锥体神经元模型的动力学分析

簇发放是锥体神经元的一种典型特性,在确定性的信号传递和突触可塑性方面有着很重要的功能作用,本文通过对一类可产生复杂簇发放的皮层锥体神经元房室模型的研究,从非线性动力学角度对模型所产生的复杂簇发放做了详细的分析,讨论了不同电生理参数条件下,模型簇发放中所蕴含着的丰富的动力学性质,如:峰峰间距(InterSpike Intervals,ISIs)的加周期分岔和倍周期分岔等,通过模型分析结果可进一步理解皮层锥体神经元动作电位簇发放中所蕴含的丰富的发放模式和节律编码.     

龙虾心脏神经节模型的动力学分析

通过对龙虾心脏神经节模型的研究,从非线性动力学角度对模型所产生的簇发放做了详细的分析,讨论了不同电生理参数条件下,模型簇发放中所蕴含着的丰富的动力学性质,如：峰峰间距(InterSpike Intervals,ISIs)的加周期分岔和倍周期分岔等.通过模型分析结果可进一步理解龙虾心脏神经节动作电位簇发放中所蕴含的丰富的发放模式和节律编码.     

一类分段线性神经元系统的动力学行为分析

针对一类平面上三分段连续线性神经元模型,研究了边界平衡点的持续性分岔(persistence)、非光滑折分岔(non-smooth fold)的存在条件及一类跨边界周期解.最后,通过施加缓慢变化的周期外激励研究其对边界分岔和系统周期放电的影响.     

电磁场效应下HR神经元的全局分岔与参数辨识

详细分析了在磁通变量和电场变量共同作用下五维Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型的全局分岔行为.通过数值仿真的方法,做出该神经元系统的双参数分岔图、峰峰间期(ISI)分岔图和最大Lyapunov指数图,发现该系统在双参数平面上具有倍周期分岔、逆倍周期分岔、加周期分岔等分岔模式以及呈"锯齿状"的混沌结构.此外,基于Lyapunov稳定性理论以及自适应同步的方法,以混沌态时的系统为驱动系统,构建对应的响应系统,选择合适的控制器,实现了驱动系统与响应系统的同步,并辨识出未知参数.数值模拟证明了此方法的有效性和可行性.     

神经元周期放电模式的分岔

利用一种可以计算自治非线性系统周期解及周期的改进打靶法,求解了神经元电活动Rose—Hind-marsh（R-H）模型自发放电的周期解和周期;计算了周期放电的Floquet乘子并分析了周期解的分岔,如倍周期分岔,鞍-结分岔．研究结果有助于进一步理解神经放电模式转迁的动力学和生物学意义．     

一类不连续映射的分岔分析

研究一类一维分段不连续映射的边界碰撞分岔问题,推导了周期n解的边界碰撞分岔曲线及fold分岔条件,通过数值仿真验证了这些条件的正确性.研究发现系统存在周期增加序列和周期叠加序列.最后,对分段不连续映射进行三参数分岔研究,揭示了系统各参数对其动力学行为的综合影响.     

非均匀气隙永磁同步电机的自适应混沌同步

提出了一种非均匀气隙永磁同步电机(PMSM)混沌系统的同步控制方法. 首先通过多时标变换, 将转子磁场定向坐标系下的PMSM模型, 变换成一种简单的无量纲模型. 之后采用相图和分岔图的方法, 对PMSM的混沌动态行为进行了分析. 指出了倍周期分岔是非均匀气隙PMSM通向混沌的主要途径. 最后基于Lyapunov稳定性理论,设计自适应控制器, 实现了PMSM系统的混沌同步. 数字仿真结果验证了理论分析的正确性和控制方法的有效性.     

一类脉冲动力系统的状态反馈控制

对一类具有状态反馈控制的脉冲动力系统的动力学性质进行了研究．由周期解的扰动解得到了一个Poincare映射，利用Poincare映射讨论了系统周期解的分岔，并得到了半平凡周期解和正周期-1解存在和稳定的充分条件．定性分析和数学模拟表明，半平凡周期解通过fold分岔分钻出正周期-1解，正周期-1解通过flip分岔分岔出正周期-2解，再通过一系列flip分岔通向混沌，此外，讨论了脉冲状态反馈控制的效果．     

一种带绝对值项系统的分岔、激变与混沌

研究了一种含有绝对值项的三维微分动力系统,用李雅普诺夫方法得到了系统发生第一次Hopf分岔的条件.利用相轨迹图、分岔图、最大李雅普诺夫指数谱等非线性动力学分析方法,分析了该系统从规则运动转化到混沌运动的规律.该系统是按照Feigenbaum途径(倍周期分岔)通向混沌的,在混沌区域存在周期窗口.当参数达到激变临界点时,混沌吸引子和不稳周期轨道在吸引子边界上碰撞,发生边界激变,激变临界值的领域内还存在相对长时间的瞬态混沌过程.     

四边简支矩形薄板的双Hopf分岔分析

基于奇异性理论,研究了主参数共振-1∶3内共振情形下参数激励与外激励联合作用下四边简支矩形薄板的双Hopf分岔问题.考虑弱阻尼和弱激励的情形,得到了四边简支矩形薄板的分岔方程,给出了四边简支矩形薄板在参数平面μ-σ1上的分岔图.对参数激励与外激励联合作用下四边简支矩形薄板的阻尼系数、外激励、参数激励以及调谐参数进行不同的取值,通过数值模拟得到了四边简支矩形薄板平衡解将发生Hopf分岔,并分岔出周期解,薄板系统的非线性振动形式为周期运动.当四边简支矩形薄板的参数满足给定条件时,我们得到薄板的1∶3共振双Hopf分岔.随后,四边简支矩形薄板将会呈现概周期振动.     

利用谐波平衡法对Buck变换器中倍周期分岔的仿真研究

利用谐波平衡法对Buck变换器中的倍周期分岔进行了仿真研究，首先给出了连续控制模式下电压控制型Buck变换器的动力学模型，然后采用谐波平衡法进行分析，获得了产生倍周期分岔的充要条件，同时也得到了分岔的准确位置。基于这个分岔条件，可以设计一个前馈控制来避免倍周期分岔的发生。此控制法有利于输入电压工作范围的大幅度扩大，以及较好的输出电压校准。     

不可压缩超弹性球体中微孔运动的分岔和混沌

针对一类径向横观各向同性不可压缩neo Hookean材料组成的球体,研究了周期扰动载荷作用下球体中心处微孔的动力学行为.根据平衡微分方程和初边值条件等导出描述微孔径向对称运动的强非线性的非自治常微分方程,通过对微分方程解的定性分析,讨论了微孔的定性行为：(1) 在常值载荷作用下,讨论了材料参数和结构参数对系统平衡点的影响,特别分析了微孔的二次转向分岔;通过对系统势阱的分析,讨论了微孔在常值载荷作用下的周期和振幅跳跃现象.(2) 在周期扰动载荷作用下,利用时程曲线,Poincaré截面和最大Lyapunov指数分别讨论了二次转向分岔情形下微孔的拟周期和混沌运动,给出了系统产生混沌的条件,并进一步分析了周期扰动载荷对微孔混沌运动的影响.     

一类自治脉冲微分方程的动力学研究

对一类自治脉冲微分方程的动力学性质进行了研究,给出了半平凡周期解的存在与稳定的充分条件,建立Poincare映射将周期解问题转化为不动点问题．理论分析及数值模拟表明,半平凡周期解通过跨临界分岔获得稳定的正周期-1解．数值模拟显示,随着控制参数的变化,正周期-1解通过倍周期分岔出正周期-2解,再通过一系列倍周期分岔通向混沌．     

用微分求积法分析输液管道的非线性动力学行为

将微分求积法(Differential Quadrature Method,简称DQM)应用于输液管道的非线性动力学分析,采用此法研究了受非线性约束输液管道的分岔现象和混沌运动问题.从悬臂输液管道模型出发,利用微分求积法形成管道的动力学方程.以分岔图、相平面图、时间历程图和Poincare映射等分析手段考察了系统参数(管内流速)变化对管道振动形态的影响.结果表明,在所研究的系统中存在出现倍周期分岔现象和混沌运动的参数区域,这与前人的研究成果具有一致性.这为一类结构的非线性动力响应问题提供了一种新的研究思路.     

Washout filter辅助的FitzHugh Nagumo神经元放电行为的分岔控制

神经元是脑信息处理的基本单元．它通过动作电位来处理与传递信息．神经元放电活动的控制,从而控制神经系统的功能,是理论神经科学中最有吸引力的研究内容之一,并且具有极大的临床价值．鉴于神经元放电的动力学分岔机制,本文对应用washoutfilter辅助反馈控制方法对FitzHugh—Nagumo神经元放电行为的分岔控制进行研究,讨论其在神经元放电控制中的有效性以及控制增益和各种参数对于控制效果的影响．     

一类具有标准发生率的SIRS传染病模型分岔分析

研究了一类具有脉冲生育和接种、垂直传染和标准发生率的SIRS传染病模型的动力学行为,通过利用Poincaré映射,讨论了平凡解和正周期-T解的存在和稳定性以及系统的跨临界分岔和flip分岔行为,并给出了能验证理论分析的数值结果.     

含间隙同步锥齿轮锁定后的非光滑动力学分析

针对周边环形桁架天线展开锁死后,分析齿轮副间隙由于空间冷—热环境交替对天线所产生的影响.因为整个桁架结构复杂,间隙种类众多,所以文中只研究一对同步直齿锥齿轮锁定后间隙的非光滑动力学行为.文中首先介绍了三种碰撞力模型,即恢复系数模型、Hertz接触力模型和非线性弹簧—阻尼模型,然后对物理模型进行简化得到动力学模型,最后建立了动力学方程.由于动力学方程中存在分段,直接求得解析解难度过大,文中直接采用数值仿真的方法进行分析,从仿真结果中得知含间隙的同步锥齿轮在外力的作用下整个系统会出现单倍周期、倍周期分岔和混沌等复杂的非线性响应.     

四维超Jerk系统的分岔特性及同步控制研究

研究具有双翼混沌吸引子的四维超Jerk系统的分岔特性和混沌路径,并设计有效的自适应反馈控制器实现该系统的全局指数同步.通过相图、Poincaré映射图、分岔图和Lyapunov指数谱等揭示系统的混沌特性,并得到系统进入混沌的主要路径是逆倍周期分岔和大幅度的周期振荡.将高维分岔理论和扰动方法应用于该系统的动力学分析中,建立分岔点处参数之间的精确关系,进一步得出产生的周期轨道的稳定性及其近似解表达式.基于自适应同步理论,提出一种实现混沌系统完全同步的方案.数值模拟结果表明所提出机制的可行性和有效性.本文可为此类系统在混沌加密领域内的实际应用提供理论参考.