亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        一類簡(jiǎn)單二次非線性Sprott混沌系統(tǒng)的分析與控制

        2015-08-16 09:20:35付景超李鵬松
        關(guān)鍵詞:反推波形圖平衡點(diǎn)

        付景超,孫 敬,李鵬松

        (東北電力大學(xué) 理學(xué)院,吉林 吉林 132012)

        ?

        一類簡(jiǎn)單二次非線性Sprott混沌系統(tǒng)的分析與控制

        付景超,孫 敬,李鵬松

        (東北電力大學(xué) 理學(xué)院,吉林 吉林 132012)

        用自適應(yīng)反推方法考慮一類簡(jiǎn)單非線性Sprott混沌系統(tǒng)的控制問題,得到了平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性及Hopf分岔存在性的條件,通過Lyapunov指數(shù)圖及混沌吸引子驗(yàn)證了系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象,通過分岔圖分析得到了系統(tǒng)存在復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為,并設(shè)計(jì)自適應(yīng)反推控制器控制混沌系統(tǒng)到給定的平衡點(diǎn).數(shù)值仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的有效性.

        Sprott混沌系統(tǒng);Lyapunov指數(shù);分岔;自適應(yīng)反推

        0 引 言

        自Lorenz[1]提出第一個(gè)混沌模型以來,關(guān)于混沌系統(tǒng)的研究得到了迅速發(fā)展[2-21].R?ssler構(gòu)造了數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)比Lorenz系統(tǒng)更簡(jiǎn)單的混沌系統(tǒng)[2],并進(jìn)一步給出了R?ssler原型-4混沌系統(tǒng)[3];Schot[4]發(fā)現(xiàn)了機(jī)械系統(tǒng)中的Jerk混沌系統(tǒng);Sprott[6]給出了具有五項(xiàng)和兩個(gè)非線性二次項(xiàng)或六項(xiàng)和一個(gè)非線性二次項(xiàng)的混沌系統(tǒng),稱為SQ系列混沌吸引子.

        本文擴(kuò)展了SQN混沌系統(tǒng)[6],考慮如下系統(tǒng):

        (1)

        其中:x1,x2,x3是狀態(tài)變量;b,c∈+是常參數(shù).當(dāng)取b=2,c=1時(shí),系統(tǒng)(1)存在一個(gè)混沌吸引子[6].本文研究系統(tǒng)(1)的平衡點(diǎn)及其Hopf分岔的存在性.通過繪制Lyapunov指數(shù)圖和混沌吸引子驗(yàn)證了混沌現(xiàn)象的存在,通過繪制并分析分岔圖發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為.在系統(tǒng)參數(shù)確定和不確定的條件下,分別設(shè)計(jì)了自適應(yīng)反推控制器穩(wěn)定混沌系統(tǒng),仿真實(shí)驗(yàn)表明了控制器的有效性.

        1 平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性及Hopf分岔的存在性

        系統(tǒng)(1)的平衡點(diǎn)滿足如下方程組:

        (2)

        顯然,系統(tǒng)(1)存在唯一的平衡點(diǎn)E(-c2/b2,0,c/b).

        命題1平衡點(diǎn)E(-c2/b2,0,c/b)是穩(wěn)定的充要條件為b>0,c<0.

        證明:系統(tǒng)(1)在E(-c2/b2,0,c/b)的Jacobian矩陣為

        J(E)的特征方程為

        (3)

        令A(yù)1=b,A2=-(2c/b-2),A3=2b,由Routh-Hurwitz定理,當(dāng)滿足A1>0,A3>0,A1A2-A3>0時(shí),也即b>0,c<0時(shí),E(-c2/b2,0,c/b)是穩(wěn)定的.證畢.

        命題2當(dāng)c=0時(shí),在平衡點(diǎn)E(-c2/b2,0,c/b)會(huì)發(fā)生Hopf分岔.

        證明:令λ=iω(ω>0)是方程(3)的一個(gè)根,則有

        (4)

        分離實(shí)虛部,有

        (5)

        2 參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)分析

        2.1Lyapunov指數(shù)譜及混沌吸引子

        混沌吸引子的基本特征之一是系統(tǒng)對(duì)初值極其敏感.初值及其靠近的兩個(gè)軌道隨時(shí)間變化按指數(shù)分離,Lyapunov指數(shù)[21]是描述該現(xiàn)象的定量指標(biāo).若系統(tǒng)Lyapunov指數(shù)是正數(shù),則相鄰軌道分離,系統(tǒng)處于混沌狀態(tài);若Lyapunov指數(shù)是負(fù)數(shù),則表明將收斂到不動(dòng)點(diǎn)或周期軌;若Lyapunov指數(shù)是零,則系統(tǒng)處于臨界狀態(tài),會(huì)有分岔發(fā)生.對(duì)三維自治混沌系統(tǒng),Lyapunov指數(shù)譜為(+,0,-).

        當(dāng)b=2,c=1時(shí),系統(tǒng)(1)Lyapunov指數(shù)隨時(shí)間的變化曲線如圖1所示.圖2是系統(tǒng)(1)的混沌吸引子.由圖1可見,系統(tǒng)3個(gè)Lyapunov指數(shù)一個(gè)大于0,一個(gè)等于0,一個(gè)小于0.經(jīng)計(jì)算LE1=0.089 082,LE2=0,LE3=-2.095.可見系統(tǒng)(1)是混沌的.

        2.2改變參數(shù)b的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為

        圖3為系統(tǒng)(1)的狀態(tài)x1當(dāng)參數(shù)c=1,b∈[1.8,2.5]時(shí)的分岔圖.由圖3可見,系統(tǒng)軌道從混沌最終經(jīng)逆倍周期分岔到達(dá)周期狀態(tài).圖4是圖3的放大圖,由圖4可見,系統(tǒng)除混沌外還有更復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為.

        圖1 當(dāng)b=2,c=1時(shí)系統(tǒng)(1)的Lyapunov指數(shù)Fig.1 Lyapunov exponents of system (1)for b=2,c=1

        圖2 當(dāng)b=2,c=1時(shí)系統(tǒng)(1)的混沌吸引子Fig.2 Chaotic attractor of system (1)for b=2,c=1

        圖3 當(dāng)c=1,b∈[1.8,2.5]時(shí)系統(tǒng)(1)的分岔圖Fig.3 Bifurcation diagram of system (1)for c=1,b∈[1.8,2.5]

        圖4 當(dāng)c=1,b∈[2,2.2]時(shí)系統(tǒng)(1)的分岔圖Fig.4 Bifurcation diagram of system (1)for c=1,b∈[2,2.2]

        2.3改變參數(shù)c的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為

        圖5為系統(tǒng)(1)的狀態(tài)x1當(dāng)參數(shù)b=2,c∈[0.5,1,3]時(shí)的分岔圖.由圖5可見,系統(tǒng)經(jīng)由倍周期分岔最終到達(dá)混沌狀態(tài).圖6是對(duì)圖5中倍周期分岔過程的放大圖.由上述結(jié)果可見,系統(tǒng)隨著參數(shù)的變化存在復(fù)雜的倍周期分岔及混沌等動(dòng)力學(xué)行為.

        圖5 當(dāng)b=2,c∈[0.5,1.3]時(shí)系統(tǒng)(1)的分岔圖Fig.5 Bifurcation diagram of system (1)for b=2,c∈[0.5,1.3]

        圖6 當(dāng)b=2,c∈[0.75,0.98]時(shí)系統(tǒng)(1)的分岔圖Fig.6 Bifurcation diagram of system (1)for b=2,c∈[0.75,0.98]

        3 自適應(yīng)反推控制器設(shè)計(jì)

        3.1參數(shù)已知的自適應(yīng)反推控制器

        當(dāng)參數(shù)b=2,c=1時(shí),對(duì)系統(tǒng)(1)施加控制,可得下列受控系統(tǒng)方程:

        (6)

        設(shè)α1=0,α2=c1e1,α3=c2e1+c3e2,定義誤差信號(hào)為e1=x1-α1,e2=x2-α2,e3=x3-α3,把e1,e2,e3代入式(6),得到誤差系統(tǒng)如下:

        (7)

        (8)

        (9)

        (10)

        定理1對(duì)于參數(shù)已知的系統(tǒng),當(dāng)c1>0,k>0時(shí),控制器(8)-(10)能將系統(tǒng)(6)控制到給定的平衡點(diǎn)(α1,α2,α3),這里:α1=0;α2=c1e1;α3=c2e1+c3e2.

        3.2參數(shù)不確定的自適應(yīng)反推控制器

        當(dāng)參數(shù)b,c未知時(shí),系統(tǒng)(1)的受控系統(tǒng)為

        (11)

        設(shè)α1=0,α2=c1e1,α3=c2e1+c3e2,定義誤差信號(hào)為e1=x1-α1,e2=x2-α2,e3=x3-α3,把e1,e2,e3代入式(11),得誤差系統(tǒng)如下:

        (12)

        選擇如下Lyapunov函數(shù):

        這里:γ1,γ2>0是自適應(yīng)增益系數(shù);b1,d1分別是b,c的參數(shù)估計(jì).則有

        整理,得

        (17)

        定理2對(duì)參數(shù)未知系統(tǒng),當(dāng)c1>0,k1>0,k2>0且式(16),(17)成立時(shí),控制器(13)-(15)能夠被控制到點(diǎn)(α1,α2,α3),這里:α1=0;α2=c1e1;α3=c2e1+c3e2.

        3.3數(shù)值仿真

        3.3.1 參數(shù)已知的控制系統(tǒng)仿真 參數(shù)b=2,c=1時(shí)系統(tǒng)是混沌的,施加控制(8)-(10),取c1=0.5,c2=0.6,c3=0.8,k=0.4,此時(shí)受控系統(tǒng)的波形圖和相平面圖分別如圖7和圖8所示.由圖7和圖8可見,受控系統(tǒng)漸近穩(wěn)定到原點(diǎn)((α1,α2,α3)=(0,0,0)).

        圖7 參數(shù)b=2,c=1時(shí)受控系統(tǒng)(6)的波形圖Fig.7 Waveform diagram of system (6)for b=2,c=1

        圖8 參數(shù)b=2,c=1時(shí)受控系統(tǒng)(6)的相平面圖Fig.8 Phase diagram of system (6)for b=2,c=1

        3.3.2 參數(shù)未知的控制系統(tǒng)仿真 設(shè)參數(shù)b的估計(jì)值是b1,參數(shù)c的估計(jì)值是d1.對(duì)系統(tǒng)(11)施加控制器(13)-(15),取c1=0.5,c2=0.8,c3=0.7,k1=0.5,k2=0.5,γ1=2;γ2=1.8,則受控系統(tǒng)的波形圖如圖9所示.由圖9可見,受控系統(tǒng)(11)漸近穩(wěn)定到原點(diǎn)((α1,α2,α3)=(0,0,0)).圖10為參數(shù)b,c的估計(jì)值b1,d1隨時(shí)間的變化曲線.

        圖9 參數(shù)未知時(shí)受控系統(tǒng)(11)的波形圖Fig.9 Waveform of system (11)with unknown parameters

        圖10 參數(shù)未知時(shí)受控系統(tǒng)(11)的參數(shù)估計(jì)曲線Fig.10 Parameter estimation curves of system (11)with unknown parameters

        綜上,本文研究了一類具有簡(jiǎn)單二次非線性項(xiàng)Sprott混沌系統(tǒng)的復(fù)雜行為及混沌控制問題,給出了該系統(tǒng)平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性及其Hopf分岔的存在性,并通過給出系統(tǒng)Lyapunov指數(shù)圖及混沌吸引子驗(yàn)證了系統(tǒng)存在混沌,通過繪制和分析系統(tǒng)隨參數(shù)變化的分岔圖發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為.最后,設(shè)計(jì)自適應(yīng)反推控制器將混沌系統(tǒng)控制到給定的平衡點(diǎn)上.數(shù)值仿真結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的有效性.

        [1] Lorenz E N.Deterministic Nonperiodic Flow [J].J Atmospheric Sci,1963,20:130-141.

        [2] R?ssler O E.An Equation for Continuous Chaos [J].Physical Letter A,1976,57(5):397-398.

        [3] R?ssler O E.Continuous Chaos:Four Prototype Equations [J].Ann New York Acad Sci,1979,316(1):376-392.

        [4] Schot S H.Jerk:The Time Rate of Change of Acceleration [J].Am J Phys,1978,46(11):1090-1094.

        [5] Matsumoto T.A Chaotic Attractor from Chua’s Circuit [J].IEEE Transaction on Circuits and Systems,1984,31(12):1055-1058.

        [6] Sprott J C.Elegant Chaos:Algebraically Simple Chaotic Flows [M].Singapore:World Scientific Press,2010.

        [7] CHEN Guanrong,Ueta T.Yet Another Chaotic Attractor [J].Internat J Bifur Chaos,1999,9(7):1465-1466.

        [8] Lü Jinhu,CHEN Guanrong.A New Chaotic Attractor Coined [J].Internat J Bifur Chaos,2002,12(3):659-661.

        [9] Lü Jinhu,CHEN Guanrong,ZHANG Suochun.The Compound Structure of a New Chaotic Attractor [J].Chaos,Solitons &Fractals,2002,14(5):669-672.

        [11] LIU Chongxin,LIU Tao,LIU Ling,et al.A New Chaotic Attractor [J].Chaos,Solitons &Fractals,2004,22(5):1031-1038.

        [12] BAO Bocheng,LIU Zhong,XU Jianping.New Chaotic System and Its Hyperchaos Generation [J].Journal of Systems Engineering and Electronics,2009,20(6):1179-1187.

        [13] YU Simin,Tang W K S,Chen G.Generation ofn×m-Scroll Attractors under a Chua-Circuit Framework [J].International Journal of Bifurcation and Chaos,2007,17(11):3951-3964.

        [14] ZHANG Chaoxia,Tang W K S,YU Simin.A New Chaotic System Based on Multiple-angle Sinusoidal Function:Design and Implementation [J].International Journal of Bifurcation and Chaos,2009,19(6):2073-2084.

        [15] YU Simin,Tang W K S,Lü Jinhu,et al.Design and Implementation of Multi-wing Butterfly Chaotic Aattractors via Lorenz-Type Systems [J].International Journal of Bifurcation and Chaos,2010,20(1):29-41.

        [16] 鐘潔,于盛林.電路參數(shù)變化引起的DC-DC變換器混沌現(xiàn)象的仿真研究 [J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版,2003,33(4):73-78.(ZHONG Jie,YU Shenglin.Simulation Study on Chaos in DC-DC Converter Depending on Variation of Circuit Parameters Values [J].Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition,2003,33(4):73-78.)

        [17] Chang J F,Hung M L,Yang Y S,et al.Controlling Chaos of the Family of R?ssler Systems Using Sliding Mode Control [J].Chaos,Solitons &Fractals,2008,37(2):609-622.

        [18] Laoye J A,Vincent U E,Kareem S O.Chaos Control of 4D Chaotic Systems Using Recursive Backstepping Nonlinear Controller [J].Chaos,Solitons &Fractals,2009,39(1):356-362.

        [19] LIU Yongjian,PANG Shouquan,CHEN Diyi.An Unusual Chaotic System and Its Control [J].Mathematical and Computer Modelling,2013,57(9/10):2473-2493.

        [20] Effati S,Saberi-Nadafi J,Nik H S.Optimal and Adaptive Control for a Kind of 3D Chaotic and 4D Hyper-Chaotic Systems [J].Applied Mathematical Modelling,2014,38(2):759-774.

        [21] 鄒恩,李祥飛,陳建國(guó).混沌控制及其優(yōu)化應(yīng)用 [M].長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué)出版社,2002.(ZOU En,LI Xiangfei,CHEN Jianguo.Chaos Control and Optimize Application [M].Changsha:National University of Defense Technology,2002.)

        (責(zé)任編輯:趙立芹)

        AnalysisandControlofaClassofSprottChaoticSystemwithSimpleQuadraticNonlinearities

        FU Jingchao,SUN Jing,LI Pengsong

        (CollegeofScience,NortheastDianliUniversity,Jilin132012,JilinProvince,China)

        The control problems of a class of nonlinear Sprott simple chaotic systems were solved via an adaptive backstepping method.Firstly,the conditions of stability of the equilibria point and the existence of Hopf bifurcation were obtained.Secondly,chaotic phenomenon of the system was verified by means of presenting Lyapunov exponent and chaotic attractor,and complex dynamic behaviors were found via analyzing bifurcation diagram.Finally,an adaptive backstepping controller was designed to control chaotic system to a given equilibrium point.Numerical simulation has shown the effectiveness of the controller designed.

        Sprott chaotic system;Lyapunov exponent;bifurcation;adaptive backstepping

        10.13413/j.cnki.jdxblxb.2015.03.09

        2014-09-03.

        付景超(1977—),男,漢族,博士,副教授,從事非線性混沌動(dòng)力系統(tǒng)分析與控制的研究,E-mail:neufujingchao@163.com.

        國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(批準(zhǔn)號(hào):11201057)、吉林省自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):20130101065JC)和吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):2013429).

        O231.2

        :A

        :1671-5489(2015)03-0395-06

        猜你喜歡
        反推波形圖平衡點(diǎn)
        交流接觸器典型通斷過程分析
        737NG飛機(jī)反推系統(tǒng)故障淺析
        由波形圖領(lǐng)悟聲音特性
        淺析CH-γ方程中解的求法
        用DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)測(cè)量金屬棒中聲速的有效方法
        737NG飛機(jī)反推燈亮故障分析
        探尋中國(guó)蘋果產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)銷平衡點(diǎn)
        電視庭審報(bào)道,如何找到媒體監(jiān)督與司法公正的平衡點(diǎn)
        二元機(jī)翼顫振的指令濾波反推自適應(yīng)約束控制
        一種基于開源軟件的OD反推求解算法
        国产乱人伦真实精品视频| 亚洲乱亚洲乱少妇无码99p| 日本精品一区二区三区在线视频 | 亚洲成a人片在线观看无码| 亚洲欧洲日产国码久在线观看| 国产精品毛片av一区二区三区| 久久精品av在线观看| 东京热人妻无码一区二区av| 久久久久这里只有精品网| 无码精品国产va在线观看| 无码人妻AⅤ一区 二区 三区| 成人全视频在线观看免费播放| 久久久免费看少妇高潮| 亚洲色婷婷一区二区三区| 欧美在线资源| 日韩精品欧美激情国产一区| 国产专区亚洲专区久久| 中文字幕在线日亚州9| 真人二十三式性视频(动)| 久久99精品波多结衣一区| 自拍视频在线观看国产| 2019日韩中文字幕mv| 十八岁以下禁止观看黄下载链接| 资源在线观看视频一区二区| 中文字幕一区在线直播| a级毛片免费完整视频| 日本视频中文字幕一区在线| 玖玖资源网站最新网站| 欧美巨鞭大战丰满少妇 | 青青视频一区| 国产精品久久中文字幕亚洲| 日本精品一区二区高清| 国产99视频精品免视看9| 免费无码又爽又刺激又高潮的视频 | 国产av成人精品播放| 中文字幕av一区二区三区诱惑| 国产玉足榨精视频在线观看| 亚洲精品一区二区三区大桥未久| 欧美精品高清在线xxxx| 男人天堂亚洲天堂av| 日本久久高清一区二区三区毛片|