Complex dynamics and phase synchronization in spatially extended ecological systems.

Population cycles that persist in time and are synchronized over space pervade ecological systems, but their underlying causes remain a long-standing enigma. Here we examine the synchronization of complex population oscillations in networks of model communities and in natural systems, where phenomena such as unusual '4- and 10-year cycle' of wildlife are often found. In the proposed spatial model, each local patch sustains a three-level trophic system composed of interacting predators, consumers and vegetation. Populations oscillate regularly and periodically in phase, but with irregular and chaotic peaks together in abundance-twin realistic features that are not found in standard ecological models. In a spatial lattice of patches, only small amounts of local migration are required to induce broad-scale 'phase synchronization, with all populations in the lattice phase-locking to the same collective rhythm. Peak population abundances, however, remain chaotic and largely uncorrelated. Although synchronization is often perceived as being detrimental to spatially structured populations, phase synchronization leads to the emergence of complex chaotic travelling-wave structures which may be crucial for species persistence.     

多种群周期系数非线性竞争反馈控制系统的定性分析

首次提出了一类多种群周期系数非线性竞争反馈控制生态系统,应用比较定理、Brouwer不动点定理和Lyapunov函数方法,讨论了该系统正解的有界性、正周期解的存在性和全局吸引性．     

基于异步动态系统的网络控制系统建模

研究了同时存在数据传输延时与数据包丢失的网络控制系统的建模问题．系统中传感器采用时间驱动，执行器与控制器采用事件驱动，传感器的数据采用单包传输．假设传输延时小于采样周期，且数据包传输的成功率一定，则整个网络控制系统可以描述为一个具有2个事件的异步动态系统．针对对象状态均可测，控制律采用状态反馈的情况，利用双线性矩阵不等式方法，讨论了网络控制系统指数稳定的问题，给出了稳定性的充分条件．     

Global Spiral Patterns in Galaxies : A Review of the Density Wave Theory from the Theoretical Perspective

ＧｌｏｂａｌＳｐｉｒａｌＰａｔｅｒｎｓｉｎＧａｌａｘｉｅｓ：ＡＲｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅＤｅｎｓｉｔｙＷａｖｅＴｈｅｏｒｙｆｒｏｍｔｈｅＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＰｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅＣｈｉａ－ＣｈｉａｏＬｉｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ，...     

长三角中心城市社会经济-生态环境-旅游产业协调发展时空演化及影响因素 ——基于面板数据的空间计量分析

在构建社会经济-生态环境-旅游产业协调发展评价指标体系的基础上,运用协调发展评价模型测算长三角中心城市2008—2017年社会经济、生态环境、旅游产业三系统的协调度,以重心模型、标准差椭圆模型分析其时空演化,并运用空间计量模型探究其影响因素. 研究结果表明:(1)在时间上,长三角中心城市三系统协调发展呈现为波动上升的发展态势,但热点城市范围在研究期内相对固定;在空间上,重心逐渐向西北方向移动,并且始终保持“东南-西北”分布格局. (2)三系统协调发展具有显著的全局空间正相关性及相对稳定的空间聚类格局,并存在显著的空间溢出效应. (3)市场驱动、交通通达、外商投资、劳动聚集、资源禀赋和旅游规模对该区域三系统协调发展具有显著的促进作用,而环境规制与旅游效益的影响系数则显著为负.     

非完整链式系统的非正则反馈全局K指数镇定

 利用非正则反馈线性化对非完整链式系统进行反馈镇定。构造一种不连续非线性变换, 将非完整链式系统转换成线性系统, 以便使用线性系统理论进行控制律设计。针对高维非完整链式系统, 显式构造出一个方便易用的不变集和切换规则。所获得的不连续控制律保证了闭环系统的指数收敛速度和控制输入的有界性。仿真结果验证了控制方案的有效性。     

一类时滞切换模糊系统的静态输出反馈控制

对于一类不确定时滞的连续切换模糊系统,研究其静态输出反馈控制问题．利用多Lyapunov函数方法及切换策略,使得相应的闭环系统渐近稳定,同时设计可以实现系统全局渐近稳定的切换律．提出了确保该系统可通过输出反馈鲁棒镇定的充分条件,并将该充分条件转化为具有较强可解性的线性矩阵不等式（LMI）问题．最后用MATLAB软件对系统进行仿真,验证结论的可行性与有效性．     

非线性碰撞系统的多吸引子共存研究

研究具有单边刚性约束的非线性动力学系统的多吸引子共存现象,针对碰撞动力学系统的运动特性,结合插值法和事件切换法,快速精确地定位系统状态发生切换的时刻,进而给出一种高效的数值解方法。并以一类典型的非线性碰撞系统为例,结合广义胞映射的思想,得到了系统共存的多个吸引子的空间布局、吸引盆及清晰的盆边界。研究结果表明,高效的数值解方法为系统多吸引子共存研究提供有效的精度保证,是进行全局分析的有力工具。     

解耦和极点配置的一个设计方法

对于方可逆系统,本文提出了解耦和极点配置的一个分析和设计方法。首先,对解耦给定系统的状态反馈阵构成的类,本文给出了一个新的计算方法,然后将系统分解成 m+1个独立子系统,其中一个子系统的极点是固定的,其余 m 个可以任意配置。     

解耦和极点配置的一个设计方法

对于方可逆系统,本文提出了解耦和极点配置的一个分析和设计方法.首先,对解耦给定系统的状态反馈阵构成的类,本文给出了一个新的计算方法,然后将系统分解成m+1个独立子系统,其中一个子系统的极点是固定的,其余m个可以任意配置.     

Transformation from temporal to rate coding in a somatosensory thalamocortical pathway

The anatomical connections from the whiskers to the rodent somatosensory (barrel) cortex form two parallel (lemniscal and paralemniscal) pathways. It is unclear whether the paralemniscal pathway is directly involved in tactile processing, because paralemniscal neuronal responses show poor spatial resolution, labile latencies and strong dependence on cortical feedback. Here we show that the paralemniscal system can transform temporally encoded vibrissal information into a rate code. We recorded the representations of the frequency of whisker movement along the two pathways in anaesthetized rats. In response to varying stimulus frequencies, the lemniscal neurons exhibited amplitude modulations and constant latencies. In contrast, paralemniscal neurons in both thalamus and cortex coded the input frequency as changes in latency. Because the onset latencies increased and the offset latencies remained constant, the latency increments were translated into a rate code: increasing onset latencies led to lower spike counts. A thalamocortical loop that includes cortical oscillations and thalamic gating can account for these results. Thus, variable latencies and effective cortical feedback in the paralemniscal system can serve the processing of temporal sensory cues, such as those that encode object location during whisking. In contrast, fixed time locking in the lemniscal system is crucial for reliable spatial processing.     

多目标模糊动态输出反馈控制器设计

针对一类不确定T-S模糊动态系统,利用线性矩阵不等式方法,研究了一类非线性系统H∞动态输出反馈控制,且满足闭环极点配置要求.采用动态并行分布补偿进行控制器的设计,考虑了受控输出变量中的参数不确定以及控制器中控制系数不为零的情况,较以往设计更具一般性.给出了模糊闭环系统的全局稳定性充分条件,并将其转化为线性矩阵不等式形式.最后,以复杂非线性陈系统为仿真算例,验证了算法的有效性     

具反馈控制和Holling Ⅳ功能性反应捕食非自治系统的持久性和全局稳定性

目的研究一类具反馈控制和HollingⅣ功能性反应捕食非自治系统。方法通过应用微分方程比较原理和构造适当的Lyapunov泛函进行研究。结果得到保证该系统解的持久性和全局稳定性的充分条件。结论与具反馈控制和HollingⅡ功能性反应捕食系统相比,当功能性反应函数非单调增加时,该系统仍可保持其持久性和全局稳定性。     

动态输出反馈下广义互联分散控制系统固定模

讨论广义互联系统的动态分散输出反馈控制问题，相应给出判别有穷固定模和脉冲固定模的充要条件，分析了动态分散控制器用于广义系统分散控制的优缺点，并澄清了文献中有关脉冲固定模判别条件的模糊之处．     

具有访问约束和随机时延的网络化系统动态输出反馈控制

针对一类同时具有介质访问约束和随机时延的网络化控制系统,研究了其中的动态输出反馈控制设计问题. 考虑到介质访问约束和随机时延的影响,将系统建模为一类具有参数不确定性的马尔可夫跳变系统,基于李雅普诺夫稳定性理论和LMI技术推导出系统稳定的充分条件,并且设计了相应的动态输出反馈控制器,使得闭环系统鲁棒稳定并具有给定的H_∞性能,最后通过仿真算例证明了所提出方法是有效的.     

具有反馈控制和时滞的非自治Volterra系统的渐近性质

研究一类具有反馈控制和Holling-II型功能性反应的非自治Volterra系统,并且考虑了功能性反应过程中的时滞现象。通过建立适当的Lyapunov泛函,对模型进行定性分析,给出了系统的一致持续生存性、全局渐近稳定性的充分条件。同时,若系统是周期系统,则利用Brouwer不动点定理证明了正周期解的存在性。     

分散固定模的特征向量判别法及其应用

在开环系统系数矩阵不含重特征值的情况下,本文揭示了分散控制系统中分散固定模与这一矩阵的各个特征向量之间的关系,从而提出了判别分散固定模的一种新方法.在此基础上,首次对分散状态反馈控制系统提出了在子系统间采用交义状态反馈控制以消除分散固定模的系统化方法及其原理,以及从避免产生分散固定模的角度来看决定最小反馈信息结构的方法.     

循环经济系统科学理论与技术及实现

循环经济系统是“人-经济-社会-生态”四维一体的开放的复杂巨系统.从开放、高维、复杂、巨量、涌现等性质讨论其整体特性;从生产、物流、消费、能力支撑、社会生活、人工生态等系统分析其框架结构;以微观、中观、宏观和超级的生态学尺度域讨论其时空结构;从清洁生产、多级联结、生态农业、家庭沼气、商业回收等方面探索其运行模式.从集成思想、集成基础、集成体系和集成创新等方面,总结循环经济系统集成理论.基于综合集成思想,制定集成方法战略、构建集成系统模型、搭建集成技术平台,以构筑循环经济系统集成技术.针对循环经济5种运行模式,介绍模型群技术在循环经济系统管理中的应用,以实现循环经济系统集成工程.     

一类切换非线性系统的全局有限时间镇定

研究了一类切换非线性系统在任意切换下的全局有限时间镇定问题.通过加幂积分仪技术,精确地设计了连续非光滑的状态反馈控制器和共同的李雅普诺夫函数,实现了系统的有限时间内的镇定;与现有结果相比,具有加快收敛速度的优点;仿真例子表明了所得结果的有效性.     

考虑时滞影响的分层非线性全局控制器的设计

提出了基于广域信息的分层控制器结构,第一层是负责计算全局信息（如功角中心、角速度中心）的广域控制器,第二层是将本地测量信号与全局信息相结合以得到控制规律的本地控制器.同时,为了克服基于线性二次调节的非线性全局控制器易受时滞影响的弊端,应用线性矩阵不等式的H∞控制理论提出了新的计及时滞影响的非线性全局综合控制器.四机系统的仿真结果表明,当考虑广域信息的时滞影响时,该控制器仍能快速平息系统的振荡,提高系统的稳定性.