非线性化学胞映射数值解的多线程并发运行实现技术

胞映射方法是一种在离散化相空间中求解、描述和揭示复杂非线性化学动力学系统演化过程、吸引域结构、吸引子形态及其内在规律的有效工具。利用胞映射算法技术 ,在双CPU计算机平台上 ,结合多线程并行计算技术实现了复杂非线性系统演化过程的高效运算 ,较好地解决了大规模运算量与高效计算之间的矛盾 ,以及复杂系统演化过程的计算可视化问题     

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。     

Duffing振动系统的全局吸引子研究

研究Duffing振动系统的全局吸引子.基于轨道摄动的思想,讨论非线性系统摄动轨道的快速求解算法,并应用到图胞映射方法中,提高了胞映射算法的计算效率.以典型Duffing振动系统为应用实例,分析了系统的全局空间结构.研究表明:系统存在全局吸引子共存现象,且随着参数的变化,系统发生边界激变.     

全球二氧化碳温室效应演化性态的胞映射方法研究

运用简单胞映射方法和Saltzman大气模式对大气环境中导致温室效应的CO2气体的复杂演化非线性非平衡态动力学行为进行了全局分析.研究表明:在胞映射构成的相空间中得到离散化大气环境系统两个全局吸引子,一个是稳定态吸引子,另一个是非稳定态吸引子.分析相平面中多步吸引域的运动轨迹发现:Saltzman系统在相平面中的运动轨迹呈稳定螺旋.通过改变CO2浓度参数,考查了全局吸引子在相平面中的移动趋势,同时推断出系统的全局稳定性关于CO2浓度的变化趋势,且当CO2浓度处于特定区间时,系统吸引子周围出现新的极限环吸引子,说明系统存在周期振荡行为.     

强迫Vanderpol振子的吸引子和吸引域特征

利用点映射胞映射综合法对强迫Vanderpol振子的周期吸引子和吸引域进行数值分析,模拟了吸引子的内部结构,除了发现在复杂过渡区有多吸引子共存外,还发现奇数周期吸引子和偶数周期吸引子具有不同的拓扑结构·奇数周期吸引子为中心对称形吸引子,偶数周期吸引子互为中心对称·将分析域划分成8277、10197、12535、15000、104325和400545个胞,分别计算它们的吸引域时,发现周期吸引子的吸引域具有分数维的性质·点映射胞映射综合法具有较高的计算精度和计算效率     

非线性周期非自治系统的Poincare型胞映射方法及其应用

通过引入Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射的思想,给出一种适用于高维非线性周期非自治动力系统全局特性分析的基于Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射的胞映射方法,并通过分析比较,说明传统的胞映射方法实质上是新方法应用中的一个特例。为说明新方法的有效性,用它对不平衡轴承转子非线性动力系统进行了全局特性分析,同时求得了系统存在的周期解及其在各个不同Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面上的吸引域,得到了一些新的现象和规律,为建立适用于不平衡轴承转子     

新四维多卷超混沌Jerk系统的复杂动力学研究

针对仅有一个平衡点的非线性超混沌系统能否产生多卷吸引子这一问题,提出了仅包含一个非线性项且具有唯一平衡点的新四维多卷超混沌光滑系统;基于Sprott构造的三维Jerk混沌系统,结合反馈控制技术及多卷混沌系统的设计方法,利用Routh-Hurwitz判别准则、中心流形定理以及数学仿真软件,对新系统的复杂动力学性质进行了深入地理论分析和探讨;研究发现系统存在唯一的平衡点,且给出此平衡点在不同状态下的参数适用范围,严格证明了新系统存在Hopf分岔现象,进一步数值模拟获得新系统的Lyapunov指数谱、分岔图和Poincaré映射等特征,验证了新系统仅有一个鞍-焦点且能够产生多卷超混沌吸引子、周期吸引子等复杂的动力学行为,丰富了现有Jerk系统的超混沌复杂性研究。     

非线性能量阱系统吸引子迁移控制

针对非线性能量阱系统多值性导致系统存在多个不同拓扑特性的吸引子,提出了一种基于吸引子迁移控制方法的非线性减振策略。首先,分析了大参数范围内激励力幅值对系统全局性态的影响;其次,提出了一种改进型的并行多自由度胞映射法,对典型参数下的共存吸引子及其吸引域进行研究;最后,通过迁移控制方法实现了不同振幅吸引子之间的跃迁。仿真结果表明：非线性能量阱系统在多个典型参数区间内呈现了多稳定吸引子共存现象,并行多自由度胞映射算法具有较高效率和精度,通过开环加线性闭环算法可使非线性能量阱系统由大振幅吸引子迁移至小振幅吸引子,从而实现减振降噪。     

碰撞系统的全局分析方法

基于胞映射的思想,针对碰撞系统的特点,提出了1种碰撞系统全局分析的方法.通过典型的谐和激励下单边约束的Duffing碰撞振子的应用分析,得到了系统的吸引子、吸引域、复杂的边界及边界上的不稳定集,证实了该方法的有效性.     

一类拟Hamilton碰振系统的全局分岔及多解共存现象分析

研究了一类拟Hamilton碰振系统的全局动力学特性,参照同宿轨道的Melnikov函数形式,构造了周期轨道次谐Melnikov函数.并用一类拟Hamilton碰振系统详细介绍了其计算方法和运用,数值结果验证了构造的次谐Melnikov函数的有效性.另外用改进的胞映射方法对这类系统的全局分岔和多解共存现象进行了分析,发现随着外激励力的变动吸引子数量发生变化,各个吸引域形态复杂且相互缠绕.     

利用改进的小波函数控制(超)混沌离散系统

基于二次的Box-within-a-box分叉理论,得到二维离散混沌系统二参数分叉结构.通过穷尽计算离散(超)混沌系统在二参数平面上的李雅普洛夫指数和Kaplan-Yorke维数,求出系统在二维参数平面上的最复杂混沌吸引子.利用简单的小波函数及其改进形式,构造非线性压缩映射,对(超)混沌系统最复杂混沌吸引子进行了有效、快速的控制,得到了满意的控制结果.数值结果验证了方法的有效性.     

岩石力学系统演化过程研究现状

对岩石力学系统的基本概念，描述方法及其稳定性进行了分类，对岩石变形力学系统、岩石滑动学系统的演化过程中及其控制变量，动力稳定性及控制变量的研究现状进行了分析评述。指出应从系统的结构形式，系统的参数非线性，子系统及总系统间的相互作用，系统临界荷载，复杂环境对岩石力学系统演化过程及其运动稳定性影响等方面进行探讨。     

基于GIS与Geo-CA模型的半干旱区土壤盐碱化动态模拟研究

土壤盐碱化是半干旱地区土壤退化的重要表现形式之一,其发生发展是一个复杂的非线性动力学过程.利用地理元胞自动机对复杂系统时空动态演化过程具有较强的计算与模拟能力的特点,以吉林省西部盐碱化土地为研究区,在GIS的支持下系统分析了土壤盐碱化的特征及其影响因子,建立了基于Geo-CA的土壤盐碱化动态模型,模拟了吉林省西部土地盐碱化发生发展的时空动态规律.     

一种非线性隔振系统的分岔与混沌研究

分岔是通向混沌的主要道路.文章利用实验测量了非线性隔振系统中的力学参数,在实验基础上建立了非线性隔振系统的数值计算模型,通过对简谐激励下该非线性隔振系统的计算分析,并利用Poincare映射的方法得到了非线性隔振系统的全局分岔图,进而揭示了该非线性隔振系统的动力学特性.     

基于人工神经网络的非线性系统辨识

人工神经网络是-个非线性动力学系统,具有自适应、自组织、自学习等功能。本文利用人工神经网络具有表达任意非线性映射的能力,对非线性系统进行系统辨识。仿真结果表明,该方法是可行的,计算精度高。     

干摩擦系统的全局分析

文章针对干摩擦系统的特点,基于胞映射的思想,通过切换事件的方法,得到一种干摩擦系统全局分析的方法。通过典型的干摩擦系统的应用分析,得到了干摩擦系统的吸引子和吸引域,同时得到了清晰的吸引域边界和边界上的鞍,证实了该方法的有效性。     

Roessler系统的分岔和混沌的深入探讨

通过数值研究和仿真，分析了Roessler方程在不同相空间上的吸引子特性，利用分岔图和Lyapunov指数谱分析了分岔参数变化时系统的复杂非线性动力学行为。 通过局部放大的分岔图验证了系统由倍周期分岔通向混沌的过程，揭示了系统内禀的复杂性；通过选取不同的庞加莱截面，验证了系统的混沌运动和吸引子的特性。     

胞映射及其绘图方法

简要地说明了胞映射法分析了非线性系统全局性态的理论和方法；提出了一种绘图数据的压缩存储算法。这种算法可以节省大量存储空间和传送数据所需的时间，为胞映射法解决工程实际问题提供了条件，根据图形情况可节省存空间１０－１０００倍，文中附有两个数值实例。     

具有唯一平衡点的四维超混沌Lü like系统的研究

基于三维Lü混沌系统,利用反馈控制技术,提出了一个具有5个参数和3个非线性项的新四维自治超混沌系统,并研究该系统的动力学性质;所得新系统具有唯一平衡点,讨论了对应平衡点的稳定性,同时严格证明了Hopf分岔的局部动力学行为;进一步通过分岔图、Lyapunov指数及Poincaré映射等数值分析,验证了系统的超混沌吸引子、混沌吸引子及周期吸引子的存在性。     

新四维超混沌系统的复杂动力学研究

本文基于三维Lorenz-like混沌系统,设计线性反馈控制器,提出了一个仅有2个二次非线性项的新四维超混沌系统。此系统具有简单的代数结构,但却展现复杂的动力学行为,并理论证明它与超混沌Li系统是不等价的。为了研究系统的复杂动力学,本文详细探讨了系统在双曲和非双曲平衡点时的稳定性,且严格分析Hopf分岔,获得Hopf分岔所产生周期轨的近似表达式和稳定性。进一步借助现代数学软件进行数值仿真,得到系统的Lyapunov指数谱、Poincaré映射和分岔图,验证系统超混沌吸引子的存在性。