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        超混沌耦合發(fā)電機系統(tǒng)的混沌控制

        2020-08-25 06:42:50謝艷云蔡文良
        魅力中國 2020年21期
        關(guān)鍵詞:投影圖控制法微分

        謝艷云 蔡文良

        (1.2.重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學院,重慶 永川 402160)

        自1990 年P(guān)ecora 等提出的混沌控制和混沌同步以來,混沌的研究已成為科學界的熱點之一,許多學者已廣泛關(guān)注對混沌和超混沌系統(tǒng)的控制研究,文獻[3]采用比例微分控制器實現(xiàn)了非自治系統(tǒng)和自治系統(tǒng)的混沌控制;文獻[4]進一步提出一類嚴格反饋型非線性系統(tǒng)的變比例增益的混沌控制;文獻[6]采用微分反饋控制法和控制法消除了一個新非線性系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象,文獻[7]采用單變量脈沖控制法實現(xiàn)了超混沌的控制。

        本文在文獻[8-9]的基礎(chǔ)上,對四維超混沌耦合發(fā)電機系統(tǒng) 的超混沌控制問題進行了研究,分別采用控制和比例微分控制兩種超混沌控制法消除了系統(tǒng)中的超混沌現(xiàn)象,對比這兩種控制方法,受控后系統(tǒng)的動力學行為有明顯的區(qū)別,為該系統(tǒng)在工程上的實施提供理論依據(jù),也為其他系統(tǒng)的超混沌控制提供了經(jīng)驗。

        一、四維超混沌耦合發(fā)電機系統(tǒng)模型

        文獻[8]在三維耦合發(fā)電機系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個非線性控制器,構(gòu)成了一個新的四維超混沌耦合發(fā)電機系統(tǒng),該方程的狀態(tài)方程表示為:

        文獻[9]對上述四維超混沌耦合發(fā)電機系統(tǒng)(1)進行了詳細的動力學分析,采用MATLAB 軟件,利用四階龍格-庫塔方法對系統(tǒng)(1)進行數(shù)值仿真,選取初始點發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)(1)于超混沌運動狀態(tài),圖1 為系統(tǒng)的吸引子在X1-X2面上的投影圖。

        圖1 系統(tǒng)(1)的吸引子圖

        圖2 施加控制后系統(tǒng)(2)的分岔圖

        在耦合發(fā)電機系統(tǒng)(1)中的第一個方程加入負反饋控制器,其中變量為k反饋增益,就可以得到受控系統(tǒng)的為:

        這樣只要稍微改變受控系統(tǒng)中的反饋增益就可以將耦合發(fā)電機系統(tǒng)(1)中的超混沌運動控制到周期運動。數(shù)值仿真采用MATLAB 軟件和四階Runge-Kutta方法,得到受控系統(tǒng)(2)關(guān)于K 的全局分岔圖,如圖2 所示,從圖2 可以看出,隨著反饋增益的增大,受控系統(tǒng)(2)可以穩(wěn)定到周期軌道。選取反饋增益K=3.5 時,可以將受控系統(tǒng)(2)穩(wěn)定到周期一軌道,圖3 為受控系統(tǒng)(2)穩(wěn)定到周期一軌道的吸引子在X1-X2和X1-X4面上的投影圖.

        圖3 施加控制后系統(tǒng)(2)的吸引子圖

        三、比例微分控制

        現(xiàn)選取耦合發(fā)電機系統(tǒng)(1)中的狀態(tài)變量為X2受控變量,取比例微分得:

        其中K1和K2是比例微分控制方法中的兩個可調(diào)參數(shù),可以通過調(diào)整K1和K2這兩個參數(shù)的值來實現(xiàn)超混沌控制.現(xiàn)將耦合發(fā)電機系統(tǒng)(1)按如下方式進行反饋

        為了方便討論,不失一般性,令K1=1,對于實施反饋后的系統(tǒng)(3),通過數(shù)值仿真,采用MATLAB 軟件,選取不同的K2,可以使實施反饋后的系統(tǒng)(3)穩(wěn)定到周期軌道。當時K2=1.81 時,可將實施反饋后的系統(tǒng)(3)穩(wěn)定到單周期軌道,其吸引子在X1-X2、X1-X3、X1-X2-X3和面上的投影圖如圖4 所示。

        圖4 系統(tǒng)(3)的相圖

        四、結(jié)論

        基于四維超混沌耦合發(fā)電機系統(tǒng)模型,采用了兩種超混沌控制方法,選取合適的反饋增益和比例微分參數(shù),能有效的使四維超混沌耦合發(fā)電機系統(tǒng)穩(wěn)定到周期軌道,同時通過數(shù)值模擬驗證,驗證了這兩種超混沌控制方法的有效性,且為該系統(tǒng)的在實際工程應(yīng)用中提供理論依據(jù)。

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