磁流变悬架系统的非线性动力学分析与混沌控制

基于修正的磁流变阻尼器Bouc-Wen力-速度(F-v)模型,建立了磁流变悬架动力学系统。根据非线性系统稳定性理论发现了系统发生混沌的可能性。给出全局分岔图和Lyapunov指数谱图,得到了系统随参数变化呈现出的周期振动、概周期振动和混沌运动交替出现的复杂非线性动力学行为,以及经由倍周期分岔、鞍结分岔以及逆向倍周期分岔通向混沌的演化过程。以理想线性模型为参考,提出了基于运动状态追踪的滑模控制方法,有效地将系统混沌运动镇定到稳定的周期状态。     

滚动轴承-JEFFCOTT转子系统非线性动力响应分析

分析了滚动轴承运动时的非线性轴承力,建立了考虑非线性轴承力的滚动轴承-Jeffcott刚性转子系统的动力学方程,并用数值方法对其求解.利用分岔图和poincaré映射图,分析了滚动轴承-Jeffcott转子系统的非线性动力响应行为.结果表明:转子系统具有丰富的周期和非周期(拟周期或混沌)响应形式,转子系统进入混沌的主要途径是倍周期分岔,合理的选择转子系统的结构和工作参数,如转速,游隙和阻尼,可降低系统的不稳定性.     

非线性刚度不平衡转子动力学行为研究

本文以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素，建立了具有非线性刚度轴的转子系统的动力学模型，利用数值积分和Poincare映射方法，对转子系统由于质量不平衡故障导致的非线性动力学行为进行了研究，发现此类非线性振动系统具有倍周期分岔、阵发性分岔、倍周期倒分岔、拟周期和混沌等复杂的动力学行为，为此类系统的安全运行和有效识别转子故障提供了理论参考。     

含裂纹两端铰支输流管道在振荡流作用下的非线性动力特性研究

基于适用于非材料体系统的Lagrange方程建立起含裂纹两端铰支输流管道在振荡流作用下的运动方程,考虑了瞬变呼吸裂纹非线性模型和几何非线性。采用数值方法研究了有/无裂纹输流管道在各个参数共振区域内的运动形态,结果表明由于裂纹的存在,输流管道系统表现出更加丰富的动力学行为,如倍周期运动和混沌运动。含裂纹输流管道系统通过倍周期分岔途径进入混沌,通过倍周期倒分岔脱离混沌     

不平衡转子-轴承系统非线性行为研究

利用一种新的精确非线性油膜力模型 ,借助数值积分法和Poincare映射研究了刚性Jeffcott转子 -轴承系统的非线性动力学行为随一些参数的变化规律 ,得到了分岔图和Poincare映射图。计算结果表明 ,系统中存在着倍周期分岔、概周期及混沌运动等复杂的动力学行为 ,在此基础上分析了系统的某些参数对该系统非线性动力学行为的影响。     

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。     

非线性弹性地基上悬臂管道的参数振动

首先建立了非线性弹性地基上悬臂输流管在振荡流作用下的运动方程,应用Galerkin方法将运动控制偏微分方程离散成常微分方程组。采用数值方法着重讨论了平均流速、脉动幅值、脉动频率和地基剪切刚度等参数对系统动力学行为的影响。结果表明:以平均流速为分岔参数系统会出现拟周期运动,然后是周期运动,接着出现混沌运动;以脉动幅值为分岔参数系统发生周期2,周期4,周期8,然后进入混沌运动;以脉动频率为分岔参数系统先发生拟周期运动,然后在二阶次谐波附近发生混沌运动。另外,地基剪切刚度对系统地周期运动和混沌有抑制作用,随着剪切刚度增大,系统从混沌状态演化到周期状态,直至稳态。     

非线性粘弹性桩耦合运动中的混沌分析

研究轴向周期载荷作用下非线性粘弹性桩纵横向耦合运动中的混沌运动。桩体材料满足Leaderman非线性粘弹性本构关系和近似的非线性几何关系，考虑桩体发生纵横向运动的耦合，得到的方程为耦合的非线性偏微分一积分方程；利用Galerkin方法将方程简化并进行数值计算，揭示非线性粘弹性桩的混沌运动和分岔等动力学行为。     

汇流传动齿轮系统分岔与混沌研究

为研究齿轮系统中侧隙等非线性因素对汇流传动齿轮系统的影响,考虑齿侧间隙、传动误差、时变啮合刚度和布局参数的影响,建立了含有两个齿轮副的三齿轮系统动力学模型。分别从啮合刚度的相位差、激励频率和载荷比三个方面出发,研究了各个参数的变化对齿轮系统动态特性的影响。为了判别周期运动和混沌行为,采用了庞加莱映射、频谱分析和基于混沌时间序列的lyapunov指数分析手段。结果表明,在改变诸如频率比、载荷比等一系列系统参数的情况下,左右齿轮副表现出同周期运动并存、不同周期运动并存、倍周期分岔、混沌等丰富的非线性动力学行为。     

考虑非线性涡动时裂纹转子的分叉与混沌特性

分析了裂纹转子在非线性涡动影响下的动力学行为，特别是系统响应的分叉与混沌特性。通过大量数值计算表明：当刚度变化比ΔＫ较大时，系统在亚临界转速区的１２Ωｃ、２３Ωｃ附近具有丰富的非线性力学行为，有可能出现倍周期分叉、拟周期响应及混沌现象。随着ΔＫ的增大，在１２Ωｃ、２３Ωｃ附近周期解分别由低频进动分量分叉和谐波分量分叉两种不同的方式变到拟周期。随继续增大，首先在２３Ωｃ附近出现混沌，通向混沌的道路一方面是由拟周期进入，另一方面则与周期３解有关。当ΔＫ非常大时，在１２Ωｃ附近也由拟周期通向混沌。本文还发现许多周期３解随初值的改变而变为其它周期数解的情形。     

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.     

齿轮-轴承系统非线性振动混沌吸引子周期轨道控制

考虑轴承支撑齿轮传动系统建立了含多间隙的系统非线性动力学模型,模型中考虑了时变啮合刚度和综合传动误差等因素。基于OGY混沌控制改进策略对高维非双曲齿轮系统实施了多周期混沌控制,采用Newton-Raphson迭代法搜寻了P1、P2、P4和P8等多组不稳定周期轨道(Unstable Periodic Orbits,UPO)不动点,求解了各UPO解对应的Jacobi矩阵特征值和局部参数敏感度矢量,结合Poincaré截面等工具解析了混沌吸引子向P10周期轨道转换时的轨道间隔及迁移特性。在2 000周期步下对混沌吸引子实施了P1、P2、P4、P8和P10等多种周期组合式控制,结果表明在状态转换阶段,尤其30周期步内控制参数摄动量发生激增,此后恢复稳定且保持与目标控制轨道相同周期的状态演化;多周期轨道持续控制时周期状态越高,控制难度越大,所需参数摄动量相应增加。研究结果在理论上有助于齿轮系统混沌响应减振控制。     

基于变形Lorenz系统微弱周期信号频率检测新方法

提出了一种变形的Lorenz混沌检测系统,此系统主要具有混沌态和类周期态两种状态。借鉴平均法推导了此系统的近似周期解。把变形Lorenz系统与状态反馈控制方法相结合,将含有待检测信号的变形Lorenz系统从混沌态控制到类周期态,然后利用频谱分析的方法检测待检测信号的频率。数值仿真结果验证了该方法具有较高的检测精度。最后,对不同频率的微弱正弦信号和非正弦周期信号进行了频率检测,实验结果证明此系统的可行性和有效性。     

Generation of chaotic microwave pulses with the help of passive synchronization of spin wave self-modulation frequencies in self-oscillatory ring systems

Passive synchronization (PS) of spin wave self-modulation frequencies of a chaotic microwave signal has been observed for the first time in a self-oscillatory ring system involving a nonlinear passive element with saturable absorption. The development of PS led to the generation of a periodic train of chaotic microwave pulses with an off/duty ratio exceeding 20. It is established that the repetition period of chaotic microwave pulses can be controlled by changing gain in the ring system.     

齿轮-轴承系统非线性混沌控制参数摄动与轨道偏差分析

针对齿轮-轴承系统混沌响应减振控制问题,建立了含多间隙的系统非线性振动模型,模型中考虑了齿侧间隙、轴承径向间隙等非线性激励因素。通过系统状态模型与变分转换求解了Jacobi矩阵与敏感度矢量,结合微分流形理论和OGY(Ott-Grebogi-Yorke)控制法对混沌吸引子高周期轨道控制不稳定维数变异情形改进控制条件;采用Newton-Raphson数值法搜寻到混沌吸引子内部镶嵌的P8和P10等不稳定周期轨道不动点,发现二者Jacobi矩阵特征值谱中均存在模为1的临界复共轭特征根,目标周期轨道表现非双曲性。以轴承预载荷为名义控制参数,对P1、P2、P4、P8和P10等周期的多阶段控制表明状态迁移点附近存在短暂混沌瞬态振荡,高周期轨道控制精度下降、轨道偏差增高,控制稳定后参数摄动按受控周期轨道状态规律演化。     

On the asymptotic properties of piecewise contracting maps

We are interested in the phenomenology of the asymptotic dynamics of piecewise contracting maps. We consider a wide class of such maps and we give sufficient conditions to ensure some general basic properties, such as the periodicity, the total disconnectedness or the zero Lebesgue measure of the attractor. These conditions show in particular that a non-periodic attractor necessarily contains discontinuities of the map. Under this hypothesis, we obtain numerous examples of attractors, ranging from finite to connected and chaotic, contrasting with the (quasi-)periodic asymptotic behaviours observed so far.     

Group size,individual role differentiation and effectiveness of cooperation in a homogeneous group of hunters

The emergence of cooperation in wolf-pack hunting is studied using a simple, homogeneous, particle-based computational model. Wolves and prey are modelled as particles that interact through attractive and repulsive forces. Realistic patterns of wolf aggregation readily emerge in numerical simulations, even though the model includes no explicit wolf–wolf attractive forces, showing that the form of cooperation needed for wolf-pack hunting can take place even among strangers. Simulations are used to obtain the stationary states and equilibria of the wolves and prey system and to characterize their stability. Different geometric configurations for different pack sizes arise. In small packs, the stable configuration is a regular polygon centred on the prey, while in large packs, individual behavioural differentiation occurs and induces the emergence of complex behavioural patterns between privileged positions. Stable configurations of large wolf-packs include travelling and rotating formations, periodic oscillatory behaviours and chaotic group behaviours. These findings suggest a possible mechanism by which larger pack sizes can trigger collective behaviours that lead to the reduction and loss of group hunting effectiveness, thus explaining the observed tendency of hunting success to peak at small pack sizes. They also explain how seemingly complex collective behaviours can emerge from simple rules, among agents that need not have significant cognitive skills or social organization.     

5种新混沌弱信号检测系统设计

为了进一步改进混沌弱信号检测系统的性能,设计了5种新的高灵敏度复合混沌弱信号检测系统,并选择其中一种与目前广泛使用的Duffing混沌弱信号检测系统进行了对比分析,结果显示新复合混沌系统可以克服Duffing混沌弱信号检测系统出现的3个难题:被检测信号消失后混沌状态无法快速自动回复、大周期状态不稳定以及混沌状态和大周期状态难以区分。通过使用Jacobian矩阵和特征方程的分析,显示了新复合混沌系统比Duffing混沌系统更为有效。与传统弱信号检测方法相比,新复合混沌系统电路简单、具有更低的信噪比和检测信号门限。理论分析和实验显示了新复合混沌系统的特性。     

结构参数对机翼非线性颤振系统混沌运动特性的影响

机翼非线性颤振系统中的混沌运动是一种复杂的非线性动力学现象,研究结构参数对机翼非线性颤振系统混沌运动特性的影响,对非线性动力学系统的混沌运动控制具有重要意义。建立具有立方型非线性操纵刚度的带操纵面二元机翼的颤振方程,采用数值积分方法分别获得该非线性颤振系统在不同阻尼水平和不同操纵刚度下的分岔特性图。对分岔特性图进行对比分析结果表明：操纵面的操纵刚度并不影响系统的混沌运动特性,而操纵面偏转自由度或机翼俯仰自由度上的阻尼将会影响系统混沌颤振区域内的周期窗口,进而影响系统的混沌运动特性,特别是两自由度中任意一个的阻尼水平减小到一定程度时,系统混沌颤振区域内的周期窗口都将会消失;但是,单一的减小某个自由度上的阻尼水平,会使机翼非线性颤振系统的颤振临界速度降低。为了使得该系统在混沌颤振区域内不产生周期窗口又不降低其颤振临界速度,可采用在减小俯仰自由度阻尼的同时增大操纵面偏转自由度阻尼的方法。