机械式离心调速器的Hopf分岔分析

研究了机械式离心调速器系统的复杂动力学行为.通过系统运动的拉格朗日方程和牛顿第二定律.建立了机械式离心调速器系统的动力学方程.定性分析了系统定态的存在性和稳定性,讨论了系统的Hopf分岔,得到了系统的Hopf分岔参数值,并判断了极限环的稳定性.用四阶Runge-Kutta算法计算了系统的分岔图,借助Poincar(e)截面和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析.数值仿真进一步研究系统的Hopf分岔,通过对系统参数的不断变化,分析得出系统由Hopf分岔通向混沌的演化过程,并且验证该系统的分岔图与Lyapunov指数是完全吻合的.     

非自治旋转机械系统自同步与异结构同步的研究

摘要:研究一类非自治旋转机械系统的复杂动力学行为.通过系统运动的拉格朗日方程和牛顿第二定律,建立了机械式离心调速é器系统的动力学方程.通过系统的分岔图和Lyapunov指数研究系统的混沌行为,通过仿真Poincaré截面分析系统通向混凝沌的道路,并且验证该系统的分岔图与Lyapunov指数谱是完全吻合的.基于Lyapunov稳定性理论,采用非线性控制方法进行一类不同阶非自治混沌系统之间的同步控制的研究．通过构造合适的控制函数,成功地实现两个不同阶混沌系统之间的同步控制,并用数值的仿真进一步证明该方法的有效性．     

带两个不同半径环形刚性隔板的圆柱形储液罐内流体晃动特性研究#br#

给出了一类三自由度单碰振动系统运动方程和状态方程,引入局部映射得到Poincaré映射和Jacobi矩阵,通过Gram-Schmidt正交化和范数归一化得出该系统Lyapunov指数谱的计算方法。通过分岔图,相图和Lyapunov指数谱的表现形式,数值仿真分析了该系统在一定参数下的动力学行为。结果表明,利用Lyapunov指数谱可以有效地判断系统的稳定性,同时发现系统在一定参数下存在周期泡和混沌泡的现象,并且随着质量比的减小,系统运动由倍周期分岔序列进入混沌运动,导致周期泡和混沌泡现象的消失。     

流动系统的混沌行为及仿真与控制

为深入探讨流动的稳定性,本文研究了平面不可压缩的五模流动系统的动力学行为及仿真与控制问题.运用分岔图、Lyapunov指数谱和庞加莱截面图分析了系统通过分岔过渡到混沌所展现的复杂动力学行为.数值模拟揭示出该系统可通过Ruelle-TakensNewhouse途径走向混沌,讨论了系统从规则运动转化到混沌运动所具有的普适特征.设计控制器,并利用延迟反馈控制方案,将系统控制到一周期和二周期.     

3自由度单碰振动系统的Lyapunov指数谱和周期泡现象

给出了一类3自由度单碰振动系统运动方程和状态方程,引入局部映射得到Poincaré映射和Jacobi矩阵,通过Gram-Schmidt正交化和范数归一化得出该系统Lyapunov指数谱的计算方法。通过分岔图、相图和Lyapunov指数谱的表现形式,通过数值仿真分析该系统在一定参数下的动力学行为。结果表明,利用Lyapunov指数谱可以有效判断系统的稳定性,同时发现系统在一定参数下存在周期泡和混沌泡的现象,并且随着质量比的减小,系统运动由倍周期分岔序列进入混沌运动,导致周期泡和混沌泡现象的消失。     

具有多种平衡点类型的大范围混沌系统及其拓扑马蹄

提出了一个新的三维混沌系统。通过调节系统中的参数,使系统在保持混沌动力学行为的同时分别具有多种类型的平衡点,即一个不稳定平衡点、无平衡点、无穷平衡点和一个稳定平衡点。此外,随着参数和初始值的变化,发现系统是一个大范围的混沌系统,且在无对称性条件下具有共存吸引子。分析了系统的基本动力学行为,包括系统的相图、Lyapunov指数谱和分岔图。利用拓扑马蹄理论和数值计算,找到了系统的拓扑马蹄,并获得拓扑熵,进一步从理论上证明系统的混沌特性。     

含间隙多约束碰撞振动系统稳定性分析

针对一类单自由度含间隙多约束碰撞振动系统,通过在碰撞面处建立系统的Poincaré 映射,推导系统的Jacobi 矩阵,将连续动力系统转换为离散动力系统,并利用Gram-Schmidt 正交化和范式归一化计算得到系统的Lyapunov 指数谱。通过数值模拟,计算系统混沌吸引子与周期吸引子的收敛序列,结合系统相图、单参分岔图及Lyapunov 指数 谱,分析系统周期运动稳定性及各类分岔现象,通过控制系统参数双向变化发现相邻周期运动间存在的周期共存现 象,验证该计算方法的有效性和正确性,研究成果可为后续针对该系统的混沌判断及混沌控制提供理论依据。     

控制Mathieu方程中混沌的三种方法分析

利用数值仿真的方法，对一类Mathieu方程一欧拉动弯曲问题进行了研究．利用分岔图、相图等揭示了该系统经由倍周期分岔通向混沌的路径，另用时间响应图、相图和功率谱图来表明系统非线性状态．通过分岔图来选择适当的控制参数，利用耦合控制法、x｜x｜控制法和周期激振力控制法对欧拉动弯曲问题中的混沌行为进行了有效的控制．结果表明，通过这三种方法，都可以将系统的混沌运动控制到稳定的周期轨道。     

一类单自由度非光滑系统混沌运动的延迟反馈控制

采用了非线性延迟反馈控制混沌的方法,运用等效线性化法对加入延迟反馈的单自由度非光滑系统微分方程进行解析求解,利用分岔图和Poincaré映射图分析了系统的动力学行为,揭示了延迟反馈对系统的混沌运动具有很好的控制效果.延迟反馈项实际上是一个作用明显的扰动项,通过选择合适的反馈控制参数R1、R2和延迟时间τ,引导非光滑系统的混沌运动转化为规则的周期运动,使得混沌受到控制;另外,通过数值仿真验证了该方法的有效性.     

AFM-TM微悬臂梁系统混沌运动及控制算法分析

针对轻敲式原子力显微镜微(AFM-TM)悬臂梁系统的混沌运动会严重影响到AFM-TM的测量精度的问题,对该系统动力学特性及控制算法进行了分析。首先,通过数值仿真,综合利用Lyapunov指数、分岔图、Poincaré截面和相位图分析了外部激励幅值变化时AFM-TM微悬臂梁系统运动特性的演化;然后,提出将延时反馈控制和模糊自适应延时反馈,用于控制系统的混沌运动;最后,对两种控制算法进行了比较。研究结果表明,当无量纲外部激励幅值在[0.65,0.85]等取值区间内取值时,系统表现出明显的混沌运动特性;延时反馈控制和模糊自适应延时反馈控制均能有效的将系统的混沌运动拉回到周期轨道,但模糊自适应延时反馈更适用于AFM-TM被测样品变化的复杂情况。结果对AFM-TM微悬臂梁外部激励参数选择、非线性系统复杂动力学特性分析和混沌运动控制提供有意义的理论参考。     

Anti-control of chaos of single time-scale brushless DC motor

Anti-control of chaos of single time-scale brushless DC motors is studied in this paper. In order to analyse a variety of periodic and chaotic phenomena, we employ several numerical techniques such as phase portraits, bifurcation diagrams and Lyapunov exponents. Anti-control of chaos can be achieved by adding an external constant term or an external periodic term.     

Hyperchaos in second-harmonic generation of light pumped by pulsating external field

Characteristic features of a dynamical system are well represented by a Lyapunov exponents map in parametric space. We used this tool to investigate the system governing second-harmonic generation of light with a pulsating external field (square wave). The influence of the pulse parameters on dynamics of the generation process is numerically investigated. Chaotic and hyperchaotic behaviour in the system with a weak damping is found. Bifurcation diagrams as well as some phase portraits are also studied. The interesting case of the short-pulse dynamics and the quasiperiodic behaviour of the system is considered.     

Leading Chaos to Period by Two Unfeedback Methods in a Two-degree-of-freedom Vibrating System with Two Rigid Constraints

The equations of the asymmetrical periodic motion in a two-degree-of-freedom vibrating system with two rigid constraints are constructed analytically.Its Poincaré mapping equation is established too.Periodic motions of the system and their routes to chaos are also illustrated by numerical simulation.The ranges of the system excited frequency from periodic motions to chaotic motions are obtained.The chaotic motions of the system are shown by diagrams of Poincaré mapping,phase portraits and diagrams of bifurcation.The chaos controlling methods by the addition of constant load and the addition of phase are dissertated and analyzed numerically by the numerical solution.The chaos of the system is controlled by the two methods.The allowable range controlling variables and the steady orbits of the controlled system are obtained.     

Stabilization of periodic orbits near a subcritical Hopf bifurcation in delay-coupled networks

We study networks of delay-coupled oscillators with the aim to extend time-delayed feedback control to networks. We show that unstable periodic orbits of a network can be stabilized by a noninvasive, delayed coupling. We state criteria for stabilizing the orbits by delay-coupling in networks and apply these to the case where the local dynamics is close to a subcritical Hopf bifurcation, which is representative of systems with torsion-free unstable periodic orbits. Using the multiple scale method and the master stability function approach, the network system is reduced to the normal form, and the characteristic equations for Floquet exponents are derived in an analytical form, which reveals the coupling parameters for successful stabilization. Finally, we illustrate the results by numerical simulations of the Lorenz system close to a subcritical Hopf bifurcation. The unstable periodic orbits in this system have no torsion, and hence cannot be stabilized by the conventional time delayed-feedback technique.     

双参变量下齿轮-转子系统扭转振动特性分析

建立考虑齿侧间隙、啮合刚度和传递误差波动的直齿圆柱齿轮-转子系统模型,分析齿轮副的扭转振动。根据齿轮的基本参数,计算了齿轮副的时变啮合刚度、啮合阻尼等动力学参数。通过计算系统的分岔图、频谱瀑布图、最大Lyapunov指数谱和扭转位移-时间映像,得到了系统在不同参数条件下的周期性与非周期性、频谱特性和时域特性的变化规律,分析概周期运动下齿轮副出现的连续频谱特性和渐变失稳的时域特征。通过计算双参数平面上动力学分布图,得到了系统在双参数变化时的周期和非周期运动的分布规律和分岔特点。     

A Method for Calculating the Spectrum of Lyapunov Exponents for Delay Systems

A method for calculating the spectrum of Lyapunov exponents for delay systems is proposed. To validate the method, a delayed-feedback oscillator and the Mackay–Glass equation are considered as model systems. For both systems, bifurcation diagrams and spectra of Lyapunov exponents are constructed as functions of one of the control parameters. The results are shown to be in good agreement with each other, which indicates the efficacy of the proposed method.     

压缩映射-参数微扰控制混沌

提出一个压缩映射-参数微扰控制混沌动力特性的新方法，通过对系统可调参数的瞬态小干扰反馈，将非线性动力系统中出现的混沌运动，引导到嵌入在混沌吸引子内无数不稳定周期轨中预期的一个轨，并使之稳定。本方法用于控制非线性转子系统和Duffing振子系统的混沌运动、数值结果表明该方法有效。     

离散非线性动力系统的倍周期分叉控制

研究离散非线性系统的倍周期分叉的分叉控制, 设计线形控制器,非线性控制器以及状态反馈控制方法控制非线性动力系统。得到在控制前和控制后的分叉图,使系统的分叉达到预期的控制目的。根据实际的应用目的可以设计不同的控制器,其中线性控制器和非线性控制器由粗调和微调两部分组成。可以使系统分叉得到有效控制。选用的状态反馈控制器在适当选择控制器和有效的调控控制参数可以使分叉的效果控制达到良好的效果。