非线性增益下半导体激光方程的动力学行为分析

分析了在非线性增益下各种因素对Lang-Kobayashi模型动力学行为的影响．由于时滞反馈的作用,系统中存在着不同的ECM解,Hopf分岔是这些ECM解失稳的主要原因,进而演化为各种形式的混沌解,不同吸引子之间的相互作用会引发混沌结构的突变,表现为混沌吸引子在空间尺寸上的明显变化,随着时滞量的变化,这些演化模式会重复出现．值得指出的是,在一定条件下,不同频率的两个ECM共存,其中之一会由Hopf分岔失稳,并由倍周期分岔进入混沌,最终通过混沌危机回到另一个稳定的ECM上．另外,随着非线性增益系数的变化,在极坐标下系统的概周期运动的两个频率相差很大,激光器呈现出明显的快慢效应．     

一个粘弹性振子的动力学与控制

本文详细分析了一个具有粘弹性项的非线性振子的动力学与控制.首先研究了系统平衡点的稳定性,表明系统存在复杂的无界动力学行为.然后引入时滞速度反馈对这个不稳定系统进行控制.研究结果表明速度反馈控制能镇定此不稳定的粘弹性系统.适当的选择控制增益和控制时滞,控制系统有稳定的平衡点,由Hopf分岔产生的周期解,拟周期解,并能展现出复杂的混沌解.数值模拟验证了结论的正确性.     

慢变参数激励Duffing系统中的延迟分岔现象及其诱发的簇发振荡

研究了慢变参数激励下Duffing系统的动力学行为.由于慢变参数激励可以周期性地穿越叉型分岔点,周期性的延迟分岔行为可能会发生.探讨了延迟分岔的动力学特性,尤其是基于此产生的簇发振荡.指出了延迟分岔现象所形成的稳定慢流形之间的滞后环是系统中可以观测到簇发振荡主要原因.此外,还分析了初始时间对延迟行为的延迟时间的影响.研究表明,首次延迟行为依赖于系统的初值.但是,随后发生的延迟现象与系统初值无关.     

分数阶Duffing振子的动力学研究

在经典Dtfffing振子中引入分数微分型阻尼项,推导了高效率的数值计算格式,对其表现出来的特有的非线性现象进行讨论．研究表明：分数微分型阻尼的分数阶值较小时,振子将出现倍周期分岔并导致混沌．在不同的外激励频率下,分数微分型Duffing振子会呈现对称性破缺、分岔、混沌等强烈的非线性现象;在一定参数范围内,分数微分型Duffing振子较经典Duffing振子,在较小的激励下即可进入混沌．     

具有时滞反馈控制的双稳态压电-电磁式俘能器的随机动力学

本文研究了色噪声激励下具有时滞反馈控制的双稳态压电-电磁混合式俘能器的动力学特性.首先,建立了非线性双稳态压电-电磁俘能器的集中参数型机电耦合运动方程,并基于能量包线随机平均法推导得到系统稳态概率密度函数和平均输出功率表达式,通过蒙特卡洛数值方法验证了理论解的正确性.其次,分析了时滞和反馈增益系数对系统输出功率的影响.研究结果表明：在一定参数范围内,随着位移时滞与速度时滞的增加,输出功率出现周期性变化,并在特定的时滞与反馈增益组合下达到最大值;调节反馈增益系数可以改变输出功率的相位和大小.说明通过合理地设置时滞反馈控制可以提高俘能器的采集功率,为随机激励下非线性振动俘能器的设计和优化提供一定的理论依据.     

时滞下忆阻突触耦合Hopfield神经网络的动力学行为分析

本文利用忆阻突触来模拟两个相邻神经元之间膜电位差引起的电磁感应电流,构造了一种时滞下四维忆阻Hopfield神经网络模型.同时研究了此系统的零平衡点稳定性以及失稳时发生Hopf分岔的条件,并分析了不同时滞以及加入固定时滞后不同忆阻耦合强度下系统动力学行为发生的变化.通过数值模拟揭示了丰富的动力学现象,如极限环、混沌吸引子等.     

一类非自治电路快慢动力学行为的数值仿真

基于四阶分段线性电路的分岔探讨了系统在周期激励下的复杂动力学行为。从理论上分析了与该非自治电路相应的自治系统平衡点的稳定性及其演化条件。进而引入周期激励,自治条件下的所有平衡态将被扭扩为相应的转化形式,当外激励频率与其固有频率相比存在量级上的差异时,系统存在明显的快慢效应。通过数值计算得出了非自治系统动力学行为演化的过程和特点,由分岔的角度分析了系统快慢效应产生的机制。仿真结果与理论分析基本符合,在一定程度上证明了分析方法的有效性。     

一个干摩擦Duffing振子的滑动分岔分析

分析了一个干摩擦Duffing振子在不同参数下混沌和周期轨及不同周期轨之间的共存与转换.干摩擦振子属于Filippov系统,会发生特有的粘滞现象.分析发现,从穿越轨线转换到粘滞--滑移轨线不仅可经穿越滑动分岔和切换滑动分岔实现,也可经两个相邻的穿越滑动分岔和多滑动分岔实现,而从粘滞-滑移轨线转换到非穿越轨线须经擦边滑动...     

梁的强迫振动问题Green函数解及应用研究综述

针对一类周期激励下的广义离散Duffing系统,运用快慢分析方法,对系统状态进行数值模拟,通过分岔图和时间历程图对系统进行分析,得到不同参数下系统所表现出的新型簇发振荡模式,并探讨其与连续Duffing系统之间的联系.系统的簇发振荡模式被分为两类,一类是当慢变量穿过Fold分岔点或混沌激变点,吸引子发生转迁所诱发的各种对称式簇发振荡,另一类则是当慢变量无法穿过Fold分岔点或混沌激变点,由延迟Flip分岔所诱发的各种非对称式簇发振荡.     

周期激励下四维非线性系统的簇发共存现象

在一个周期激励的四维非自治系统中,当激励的频率远小于系统的固有频率时,系统表现出了两时间尺度的动力学行为.将激励项定义为慢变参数,激励系统可以转化为广义自治系统.分析了广义自治系统平衡点的稳定性及其分岔条件.应用快慢分析法和转换相图,探讨了系统对应于不同初始条件的簇发现象及其产生机制,并对其中多种簇发共存的形成机理进行了讨论.同时,由于慢过效应的存在,簇发振荡的激发态和沉寂态的连接点和理论分析中的分岔点相比存在一定的滞后现象.     

On robustness of predictor feedback control of linear systems with input delays

This paper is concerned with the robustness of the predictor feedback control of linear systems with input delays. By applying certain equivalent transformations on the characteristic equation associated with the closed-loop system, we first transform the robustness problem of a predictor feedback control system into the stability problem of a neutral time-delay system containing an integral operator in the derivative. The range of the allowable input delay for this neutral time-delay system can be computed by exploring its delay dependent stability conditions. In particular, delay dependent stability conditions for the neutral time-delay system are established by partitioning the delay into segments. The conservatism of this method can be reduced when the number of segments in the partition is increased. Numerical examples are worked out to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

线性定常时滞系统的鲁棒控制

在建立线性定常时滞系统模型的基础上,给出了时滞系统是独立鲁棒稳定的条件,并利用Lyapunov理论给予一些定理的证明,同时设计出了使闭环系统时滞独立鲁棒稳定的状态反馈控制器（即时滞独立鲁棒镇定问题）,最后给出的一个数值例子中用Matlab编程求出了符合条件的正定矩阵和控制律,从算例结果验证了所得出的结论。     

Feedback controllers for a wind tunnel model involving a delay: Analytical design and numerical simulation

An application of a finite spectrum assignment method for time-delay systems to a feedback control of Mach number in a wind tunnel is presented. The linearized model of Mach number control is a system of three state equations with a delay in one of the state variables. The proposed feedback is a linear combination of state variables and weighted integrals of some of the state variables over a period equal to time delay. The spectrum of the closed-loop system is finite and consists of three eigenvalues that can be placed arbitrarily. Four possible variants of the feedback control law are presented. The calculation of feedback coefficients is very simple, which makes it possible to update the controller's parameters on-line with the changes of the operating point. An extensive numerical simulation of the system dynamics and the feedback controllers was done and led to several conclusions. In particular, a very good settling time under problem constraints has been obtained, and several nice features of the proposed feedback controller have been demonstrated.     

Control of delayed recycling systems with unstable first order forward loop

Unstable time-delay systems and recycling systems are challenging problems for control analysis and design. When an unstable time-delay system has a recycle, its control problem becomes even more difficult. A control methodology for this class of systems is proposed in this paper. The considered strategy is based on the fact that if some internal system signals are available for measurement, then it will be possible to decouple the backward dynamics of the system and then a feedback controller could be designed for the forward dynamics. The key point for this strategy to be carried out is an asymptotic observer–predictor proposed to estimate these required internal signals. Necessary and sufficient conditions to assure convergence of this observer are given. After proving that the proposed control scheme tracks a step input signal and at the same time reject step disturbances, a procedure summarizing the methodology is provided. Robustness with respect to delay uncertainty and model parameters are also analyzed.     

多输入时滞反馈控制下的斜拉梁主共振响应

研究了多输入时滞反馈控制作用下斜拉梁主共振问题.采用多尺度法,推导了位移时滞和速度时滞反馈控制作用下斜拉梁非线性主共振的解析解,分析了主共振响应随参数变化的规律,控制参数时滞和控制增益对系统非线性主共振响应的影响.结果表明:合理地调整时滞值、控制增益可以提高振动控制的效率,拓宽减振频率范围,且在参数的调节中时滞较控制增益对减振更为有效.     

LC振荡型忆阻混沌电路及时滞反馈控制

将磁控忆阻器耦合于LC振荡电路中,得到了一种新的忆阻混沌电路.随后通过理论上的动力学分析、数值仿真、电路实验等验证了该电路的混沌特性.为了实现电路的混沌控制,设计了一种新型模拟时滞控制器.利用该控制器将混沌电路状态变量加以延时并反馈至原电路中.数值仿真和电路实验结果均表明,所设计的时滞控制器可实现混沌电路的镇定控制.进一步研究时滞控制下电路的分岔行为,发现时滞控制下的电路又可通过倍周期分岔进入超混沌.     

控制系统中存在传感器大延迟时的优化研究

传统的Smith预估器较好地解决了前向通道大滞后系统的控制问题,但对于反馈通道中传感器延迟造成的滞后的问题则并不适用。提出了一种改进的Smith预估控制方法,克服了反馈通道中大滞后对于控制系统稳定性的不利影响。仿真结果表明：该方法能够有效地抵消前向通道与反馈通道同时存在的大滞后环节对控制系统稳定性的负面影响。     

含正弦扰动奇异摄动时滞系统的最优减振控制

研究奇异摄动时滞系统在正弦扰动下的最优减振控制问题．基于奇异摄动的快慢分解理论,将原最优控制问题转化为无时滞快子问题和受扰线性时滞慢子问题,通过摄动法和前馈补偿技术求解时滞慢子系统的最优控制问题,得到了系统的前馈反馈组合控制(FFCC)律及其存在唯一性条件．FFCC律由线性解析项和共态向量无穷级数和表示的时滞补偿项组成,其中线性解析项可通过求解Riccati方程和Sylvester方程得到,时滞补偿项通过递推求解共态向量方程得到,仿真算例表明了方法的有效性．     

时滞系统关于时滞参数的自适应输出反馈控制

对存在状态时滞的线性时滞系统，给出符合分离性原理的动态输出反馈控制器形式，当时滞参数不能精确已知时，给出基于观测器的关于时滞参数的自适应动态输出反馈控制器设计方案，通过求解两个相应的Riccati型矩阵不等式即可求得满足设计要求的动态输出反馈控制器及关于时滞参数的自适应律，且控制器的存在性与时滞参数精确已知时相同．最后给出了一个应用仿真示例．