噪声对混沌系统小波熵的影响

运用小波熵复杂度方法,研究了Rossler、Lorenz系统在不同数据长度以及不同信噪比下的复杂度变化情况,计算了两混沌系统及其含噪系统小波熵曲线,结果表明小波熵复杂度具有一定的抗噪声干扰能力.     

Lorenz系统通向混沌的道路

研究了Lorenz系统的非线性动力学．采用一维时间序列相空间重构技术和系统混沌的定量判据准则，揭示出Lorenz系统从规则运动转化到混沌运动所具有的普适特征：该系统可通过Pomeau—Manneville途径走向混沌，且其间歇性与Hopf分岔和倍周期分岔有关，在这些途径上既可观察到锁相和准周期运动，也可观察到类似于Lorenz吸引子的奇怪吸引子．本研究成果有助于理解最终的混沌状态的性质．     

改进强度统计算法及混沌序列复杂度分析

在原强度统计算法的基础上,增加了一个条件判断和一个加权值,设计了一种改进的强度统计算法.以超混沌Lorenz系统为例,利用该改进强度统计算法,对超混沌Lorenz系统产生的超混沌、混沌、周期序列的复杂度进行了分析,其结果表明超混沌序列的复杂度大于混沌序列,混沌序列的复杂度大于周期序列.最后,利用该改进强度统计算法对多个混沌和超混沌系统的复杂度进行了分析,得到了相同的结果,验证了该改进强度统计算法的有效性.     

基于小波变换理论的船舶横摇运动分析与预测

为获得横摇运动在不同时间尺度下的演变规律,提出基于小波变换(WT)理论进行船舶横摇运动非线性时间序列分析与预测的方法.通过小波变换对横摇运动时间序列进行多分辨率分析(MRA),将原序列分解为多个相对简单的准周期信号,对信号的趋势项、周期项和随机项进行分离,并采用人工神经网络(ANN)模型对上述准周期信号进行预报和集成.仿真结果表明:该方法有效提高了预报长度,并可获得较高建模及预报精度.     

用小波熵及非稳定周期轨道测量神经放电峰峰间期复杂性

为了研究帕金森病理大鼠苍白球神经放电序列的复杂性,首先对Rose-Hindmarsh理论神经元模型分叉数据进行了动态测量,并结合非稳定周期轨道对模型分叉数据进行周期检测,最后应用小波熵对正常状态下的大鼠和帕金森病理状态下的大鼠的内侧苍白球细胞放电峰峰间期进行了复杂性检测.结果发现,在神经元模型峰峰间期时间序列中,小波熵能较好地区分混沌信号和周期信号(混沌信号的小波熵为0.04～0.21,周期信号的小波熵为0.007～0),也能较好地区分周期一节律和周期二节律的信号(周期二节律数据的小波熵为0.007,周期一节律数据的小波熵接近于0).在小白鼠内侧苍白球细胞放电峰峰峰间期时间序列中,病理组小波熵明显高于正常组小波熵(正常组信号的小波熵为0.13～0.26,病理组信号的小波熵为0.38～0.87).非稳定周期轨道分析方法从周期轨道方向得出了和小波熵一致的结论.结果证明,小波熵可以定量反映神经元放电序列复杂性变化,是一种有效的复杂性测度方法.     

一个新复类Lorenz混沌系统的分析与追踪控制

在一个类Lorenz系统基础上构造新复类Lorenz混沌系统,运用Lypunov指数谱、分岔图分析新复类Lorenz系统的动力学行为,分析表明,随着参数的变化所构造新复类Lorenz系统呈单周期、高周期、准周期及混沌运动.并设计自适应追踪控制器,实现对周期信号和不同阶异结构广义同步的单变量追踪控制,运用Lyapunov稳定理论进行理论证明,同时运用数值仿真验证所设计自适应控制器的实用性和有效性.     

耦合Lorenz振子的同步混沌分岔

研究了时空混沌系统－淹合Lorenz振子同步混沌的分岔行为,当非对称耦合参数达到临界值,耦合系统的同步混沌态发生Hopf分岔,在同步混沌态上迭加一个周期行波。分岔点的参数可由计算Lyapunov指数得到,分岔产生的行波频率等于分岔前临界横模的广义旋转数。继续增加非对称耦合参数,系统经历准周期、混沌到周期运动的变化。在这个过程中同步混沌发生Hopf分岔时产生的周期行波始终存在。     

非线性时间序列复杂性测度的稳定性

复杂性测度是刻画非线性时间序列最重要的动力学指标,复杂度的计算涉及时间序列长度、复杂度阶次等参数的选择,合适地选择这些计算参数是保证计算结果真实与稳定的前提．以Lorenz方程所产生的时间序列和临床脑电时间序列为例,在数值计算的基础上,讨论了参数选择对计算结果的影响,并给出了参数选择的参考．     

基于熵理论和复杂度的肌电信号分析

传统信号处理方法对肌电信号分析存在一定局限。不能很好地描述肌电信号的复杂性;而基于熵理论和复杂度等非线性分析方法越来越多地应用于肌电信号等生理信号的处理。熵理论和复杂度对于肌电信号的处理具有运算速度快、数值特征明显,并且能够很好地描述其复杂性等特点。本文以做俯卧撑的上肢肌电信号为分析对象,通过计算其Renyi熵、小波熵和复杂度刻画不同阶段肌电信号的复杂性。并验证以此测度进行肌电信号不同区域划分的合理性,以及应用该方法分析肌电信号的有效性,取得了较好的效果。试验数据分析结果表明,小波熵值较大的部分对应于肌电信号能量较高的区域。从生理意义而言,这些区域正是肌肉纤维集中放电的过程。肌电信号成分单一,是复杂度较低的区域,而Renyi熵和复杂度值越大,对应的肌电信号成分复杂度越高,这与理论分析吻合得比较好。同时三者也得到了相互验证。由此表明该方法对于肌电信号的分析是可行的。非线性分析方法可能是未来肌电信号等生理信号的发展方向。该方法还可以应用于体力疲劳评价。     

自适应矩估计最大相关熵算法的混沌序列预测

为了提高非高斯噪声环境下混沌时间序列的预测精度,提出了一种基于自适应矩估计的最大相关熵算法(AdamMCC).在AdamMCC中,采用最大相关熵准则作为代价函数有效地抑制了异常噪声值对预测性能的影响,利用代价函数梯度的一阶矩和二阶矩估计自适应调整算法的权重参数,在不同阶段为算法提供了更好的最优权重搜索方向,从而提高了AdamMCC的预测性能.采用Mackey-Glass和Lorenz两类混沌时间序列进行仿真实验,验证文中提出的AdamMCC的收敛性能和稳态性能.实验结果表明,在非高斯环境下的预测过程中,相比于最小均方算法、最大相关熵算法和分数阶最大相关熵算法,文中提出的基于自适应矩估计的最大相关熵算法在保持鲁棒性的同时,还能以合理的计算复杂度获得更高的预测精度.     

惯性边界下梁的非线性振动分析

本文基于轧制过程中轧辊与带材的振动,将带材简化为Euler梁,轧辊简化成惯性元件,建立了梁在惯性边界下的非线性振动模型,首先根据哈密顿原理建立梁的纵向和横向非线性振动微分方程和惯性边界条件,再利用Kantorovich平均法简化运动方程和边界条件,然后采用修正迭代法求解方程。通过数值计算获得了梁的幅频响应曲线,研究了梁振动的非线性性态的变化规律,并讨论了惯性边界条件下梁的长度、惯性元件的转动惯量对梁的振动频率的影响规律。     

带有支座松动故障的转子-轴承系统的混沌特性

应用现代非线性动力学理论,分析了带有一端支座松动故障的简单转子系统的复杂运动现象,讨论了转速变化时系统具有的多种形式的周期、拟周期和混沌运动。在拟周期与混沌运动的轨道中,轨迹的方向性可以更清楚地表现出来。这类系统的某些周期运动的映射点结构具有慢变特性,有些表现为长时间下的拟周期运动;另外某些Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射点的结构随时间的变化出现分岔。系统的这些复杂运动特征可望用来诊断这一故障。     

转子—轴承系统不平衡响应的非线性动力学特性分析

利用修正的短轴承理论模型对转子－;轴承系统在各种转速和不平衡量的情况下进行了理论与数值分析,结果表明：在某些条件下,转轴系统有可能产生倍周期分岔,拟周期分岔并出现混沌振动,倍周期分岔和拟周期分岔会使转轴产生交变应力,从而对转轴的运行不利;同时,倍周期分岔和拟周期分岔都是通向混沌的道路之一,产生混沌振动时转子的运动是无序,不可预测和不稳定的,因而对转子的运行极为不利。     

混沌运动特征的小波脊识别

介绍了一种分析混沌运动的小波脊方法,并将小波脊方法用于分析存在混沌运动的初轧机非线性振动中.研究表明,小波脊方法只需对系统状态变量的某一分量的时间历程进行分析,就可以区分出系统的周期运动、拟周期运动或混沌运动.该方法与Poincaré截面图和相图等方法进行对比,可以发现小波脊线更适应高维混沌系统的研究,并且由小波脊线代...     

一类衍生Lorenz混沌系统的混沌分析

利用Lyapunov指数谱、 分岔图、 功率谱、 庞卡莱映射及相图分析方法, 研究由Lorenz系统衍生的一种混沌系统的运动规律. 对系统参数的数值模拟结果表明, 当参数取不同值时, 衍生系统分别呈现稳定、 周期、 拟周期及混沌等动力学行为.      

基于Lorenz混沌加密的DWT音频水印算法

将混沌理论引入到音频水印系统的设计中,提出一种基于Lorenz混沌系统的小波域数字音频水印算法。先将图像水印进行Logistic混沌加密,再利用三维Lorenz混沌吸引子在一定初值条件下产生的矩阵二次加密图像水印。把加密后的水印图像作为载体嵌入到音频信号的小波域。因为高维混沌的系统结构更为复杂、不可预测性更强,若没有初始值便无法得到加密矩阵,因此保障了水印的安全性;而在水印检测时,只要提供混沌加密的密钥和产生加密矩阵的初始值,就可完成水印的提取。仿真实验采用多种攻击方法,证明此方法具有很强的安全性和鲁棒性。     

滚珠丝杠传动非线性刚度动态特性的数值仿真

数控工作台是一个复杂的非线性动力学系统.其滚珠丝杠副刚度的非线性变化规律分别呈软弹簧和硬弹簧特性,其动态特性分别遵循软、硬特性的Duffing方程.用MATLAB/SIMULINK仿真平台,分别对软、硬特性Duffing方程的动态特性进行仿真,得到不同工况下的特征相图.仿真结果表明其几何特征丰富多彩;存在周期运动、准周期运动和混沌运动等多种运动状态;存在由倍周期分岔向混沌运动的演变过程;软特性比硬特性运动状态复杂、出现混沌的机会更多.提出了为提高精加工过程中的质量,应把工件装夹在工作台中间,使加工过程中滚珠丝杠副运行在弱非线性区;精选走刀方向,使刚度非线性呈硬特性,以减少出现混沌的机会.     

一种基于正交小波包分析的混沌识别方法

以Duffing方程系统为例阐述了混沌运动的特征，比较了正交多分辨分析和正交小波包分析的频带分割能力和频率分辨率，提出了一种基于正交小波包分析的混沌识别方法。利用各子带功率在信号总功率中的分布状况，有效地识别出周期运动、混沌运动与随机运动，提取了混沌运动的特征频率。     

基于乘法器的混沌系统设计与实现

利用电阻与电容的串并联特性,提出了一种利用乘法器实现混沌系统的方法。利用该方法用一个电路实现2个Lorenz型混沌系统,实现具有3个乘积项的Qi混沌系统,可以通过改变其中一个电阻的阻值实现从单周期、双周期、四周期、多周期、拟周期及单涡卷混沌到双涡卷混沌的不同的动力学行为的转换。电路实验结果、Multism14软件仿真结果与理论分析结果一致,与原有方法相比,元件数量大大减少。