三次系统极限环及其稳定和分岔的一种算法

 引进适当的参数,求出该参数近似为零时系统的解答;以此解答为初值,给参数以小增量（即参数摄动）;将平面三次多项式微分系统极限环相图的x坐标假设为广义谐函数;将y坐标和频率作富氏展开;相应于参数的增量,得到极限环振幅、偏心距以及y坐标和频率的富氏系数的增量;用谐波平衡法得到以这些增量为独立变量的线性代数方程组;求解该方程组,得到各相关增量;以这些增量与初值的和为下一参数增量步骤相应的初值,重复上述过程,直至参数还原至原系统为止,从而得到极限环及其频率、周期、稳定性指标,以及极限环关于参数分岔曲线的近似解析表达式。文末给出算例。     

极限环解析解确定平衡点吸引域的研究

提出利用系统状态变量两两之间所有极限环的交集,确定高维系统在亚临界霍普夫分岔点附近平衡点吸引域的方法。首先利用改进中心流形降维的方法,对高维微分方程组在亚临界霍普夫分岔点进行降维,得到可进行极限环计算的形式;利用I.Bendxison定理推导极限环存在必要条件的解析表达式,为摄动增量法提供计算初值;然后利用摄动增量和谐波平衡法求取低维系统状态变量在分岔点附近不稳定极限环的近似解析解,用原变量替换近似解析解中的变量得到原系统变量的极限环;最后,将某一变量与其它所有变量形成的不稳定极限环投影到二维平面上取其交集,交集的边界即为该变量的稳定边界。该方法能够精确有效的分析算例中参数大幅变化下亚临界霍普夫点附近平衡点吸引域。     

动力系统极限环计算方法的改进

对计算极限环的摄动－增量法作了改进,解的表达形式更一般化,更适合一般平面动力系统极限环及其分叉的计算。该方法的特点是用有限Fourier级数给出极限环的近似表达式,把微分方程化为线性增量方程,应用谐波平衡法建立Fourier系数的线性代数方程组,再用迭代法求解,计算方法直观、简单,求出了以前原方法难于计算的二次系统的4个极限环,也求出了其具有争议的算例的极限环的个数。算例表明该方法是有效的。求出了改进前的摄动－增量法所不能求出的极限环。     

一类平面微分方程极限环的计算

应用摄动－增量法研究一类平面多项式微分方程的极限环相图,半稳定极限环分叉和极限环个数的计算问题,该方法的特点是用有限Ｆｏｕｒｉｅｒ级数给出极限环的挖解析表达式,把微分方程化为线性增量方程,应用谐波平衡法建立Ｆｏｕｒｉｅｒ系数的线性代数方程组,再用迭代法求解。二次系统的算例表明该方法是有效的。     

平面二次系统极限环及其稳定与分岔的计算

 平面二次多项式微分系统极限环的数目、函数表达式、在相平面上的形状和位置,及其在参数平面上的分岔曲线等,对应用科学,例如非线性振动、生态学或生物学等领域有重要意义。将平面二次多项式微分系统极限环相图的x坐标假设为广义谐函数;用增量迭代法近似算出极限环的y坐标、频率、周期、稳定性指标,以及极限环关于参数分岔曲线的表达式,这将为解决著名的Hilbert第16问题（第二部分当n=2）提供一种定性和定量分析的途径。并给出绕奇点（0, 0）具有三个极限环的例子。     

Lienard方程半稳定极限环的计算

应用摄动－增量法研究Ｌｉｅｎａｒｄ半稳定极限环及其分叉值的计算;首先用非线性时间变换法把微分方程化为积分方程。然后用摄动法求出λ＝０时的初始解,最后用增量法求出参数λ任意给定时的新解,实例表明此种方法是有效的。     

强非线性振动的增量摄动法

介绍了形如的强非线性振动的增量摄动法,式中g(x)和f(x,x是自变量的任意非线性函数。该法是无需λ很小情况下的反复的摄动法的扩展,它结合了增量法和摄动法两者的突出优点,振动的极限环对任何需要的精度均可计算,极限环的稳定性也可以论述。     

Liénard方程半稳定极限环的计算

应用摄动－增量法研究Ｌｉéｎａｒｄ半稳定极限环及其分叉值的计算：首先用非线性时间变换法把微分方程化为积分方程,然后用摄动法求出λ≈０时的初始解,最后用增量法求出参数λ任意给定时的新解．实例表明此种方法是有效的．     

平面三次Hamilton系统与(E_3)的极限环分布

本文对五个不同的平面三次Hamilton系统(E_3~(N))附加含参数的摄动项,可使该系统产生包含多个奇点的极限环,环内包含五至九个奇点(按重数计算)。通过适当选择参数,系统可能产生“1包1”及“1包2”等分布的极限环。     

一类三次系统的极限环及全局性态

本文主要研究一类三次系统的极限环及其在参数α变化情况下的全局性态得到了系统F(α)无环、极限环的产生以及其变化的一些性质. 本文与文[1]相同,假定系统F(α)不存在半稳定环。首先指出,系统F(α)在有限平面内只有三个奇点。     

摄动—增量法中有限Fourier级数的运算

采用符号计算的思想建立了有限Fourier级数的运算系统,将该系统应用于涉及到谐波平衡法的问题中可避免大量手工运算并便于分析.将其应用于极限环的摄动增量法中取得了很好的效果.     

起落架非线性结构对飞机前轮摆振的影响

假设前起落架支柱上端固支,并且给出了用以描述六自由度的前轮摆振运动的非线性微分方程组,使用谐波平衡法研究了考虑支柱弹性影响,具有库仑摩擦及非线性阻尼的前轮摆振系统的稳定性问题。采用优化特征值实部的方法,确定了非线性摆振系统的极限环以及临界参数曲线。结果表明,起落架结构的非线性项对前轮摆振稳定区域有着重要的影响。     

抛物线边界二次系统单中心环域的Poincaré分支

主要利用Picard—Fuchs方程和Riccati方程法,解决了一类以抛物线为边界的单中心环域可积非Hamilton系统在二次多项式扰动下的Poincaré分支问题,得出此系统的Poincaré分支最多可以扰动出三个极限环。     

一类五次哈密顿系统在四次扰动下的极限环分支

运用判定函数方法,借助于数值计算方法研究了一类五次哈密顿系统在四次多项式扰动下的极限环分支情况,通过获得的判断曲线得出系统可以同时分支出6个极限环,而且6个极限环的情况有((3,0),3)和((0,3),3)两种分布形式.使用数值探测方法对所得结果进行了模拟检验, 给出了6个极限环的具体位置.而且研究了该系统在一些特殊扰动下的极限环数目及分布情况.     

基于矩阵摄动理论的微电网建模与优化控制

针对微电网系统稳定性和输出一致性问题,提出了一种优化控制方法.首先,建立了微电网系统小信号模型、系数矩阵和增量摄动矩阵,解决了系统特征值求解过程中的计算量大的问题.在此基础上,以稳定性、阻尼比和稳定裕度为性能指标建立了初次优化目标函数,矩阵摄动理论与人工鱼群算法相结合,对系统进行了初次优化控制.同时,为了保证微电网中各微源输出的频率和电压一致性,建立了再次优化目标函数,应用人工鱼群算法对系统进行了再次优化控制.最后通过仿真验证了所提控制策略的正确性与有效性.     

一类具有Holling-Ⅱ功能响应的食饵-捕食者模型的解析定量研究

利用同伦摄动法,研究一类具有Holling-Ⅱ功能响应的食饵-捕食者模型极限环的定量结果,获得了极限环及其频率的解析近似表达式.所得解析结果与直接数值积分结果比较表明同伦摄动法适用于生物模型极限环的解析近似计算.     

几个多项式微分系统极限环的个数

研究了可积系统(称为未扰系统).{xx=-y(1+x4).y=x(1+x4).在几类多项式扰动之下极限环的个数.即当未扰系统加上低次扰动后,考虑扰动系统:.xx=-y(1+x4.)x=-y(1+x4),.y=x(1+x4)+εPn(x,y),+εQn(x,y),1≤n≤4,其中Pn,Qn是任意的n次多项式,讨论了它们从未扰系统的周期环处分支出极限环的个数.通过计算扰动系统的一阶M eln i-kov函数以及估计其根的个数得到从未扰系统的周期轨处分支出极限环的最大个数.证明了未扰系统加上1次或者2次扰动项时,扰动系统最多有1个极限环;加上3次或者4次扰动项时,扰动系统最多有4个极限环.     

一类三次哈密顿系统在五次多项式扰动下的分支问题

讨论一类具有4个双曲鞍点和5个中心奇点的三次哈密顿系统,存在一个由4个鞍点和连接它们的异宿轨道组成的奇异环S(4)及4个分别由2个鞍点和连接它们的异宿轨道组成的奇异环S(2).利用定性分析和分支理论等方法,对这类三次哈密顿系统在五次多项式扰动下的奇异环分支问题进行了研究,得出在适当的扰动下系统至少可产生14个极限环,并给出了它们的分布.