混沌现象对电力系统中的影响与应用

电力系统是典型的非线性非自治系统,其动态行为包含许多复杂的非线性机电振荡现象,如,低频振荡、次同步振荡、甚至混沌动态。混沌是非线性系统中各参数相互作用导致的一种非常复杂的现象,它在电力系统中出现时,将伴随系统运行参数持续无规则的振荡,可能导致系统失稳,严重危害系统的安全运行,已成为系统安全运行的潜在威胁,本文主要针对混沌现象对电力系统中的影响与应用方面的问题进行探讨。     

非线性单稳态系统中基于内禀振荡的随机共振

通过考察具有内禀振荡的单稳态非线性系统的随机振荡行为,研究了内禀振荡对噪声背景中微弱信号检测性能的影响.结果表明,输出信噪比和系统信噪比增益都表现出随机共振行为;该随机共振现象依赖于系统的选频特性,而系统的选频特性源于内禀振荡.该单稳态非线性系统表现出的这种源于内禀振荡的随机共振,可能为微弱信号检测系统的设计提供新思路.     

关联白噪声作用下双模激光增益模型的随机共振

运用线性近似方法,计算得到了关联白噪声和输入周期信号共同作用下双模激光增益模型输出信号光强的自关联函数、功率密度谱和信噪比.讨论了信噪比随系统参数的变化.研究发现:在噪声关联程度λ0时,信噪比随噪声强度的变化出现了传统的随机共振现象,系统双模参数都会影响信噪比大小和共振现象;在输入信号频率Ω较小、净增益系数a1较大时,信噪比随自饱和系数c2及双模交叉耦合系数b的变化均出现随机共振,且随着Ω的增大或a1的减小,共振现象逐渐减弱,直至消失.     

数字水印中的随机共振现象

首先介绍了一个可以用于检测通信系统中基带二进制脉）中幅度调制（PAM）信号的非周期随机共振信号处理器，在此基础上实现了一个基于该信号处理器的DCT域数字图像水印算法，在该算法中，水印和选取的图像DCT交流系数分别看作随机共振信号处理器的输入信号和噪声，他们与双稳非线性系统共同组成一个随机共振系统，进行了仿真实验，结果表明系统不仅在未受到攻击的情况下会出现随机共振现象，而且在受到攻击的情况下也会出现随机共振现象，甚至出现在受到攻击情况下的误比特率比没有受到攻击情况下的误比特率低的现象，这在传统的数字水印系统中是很难解释的，但这是基于非线性的随机共振信号处理本身所具有的属性。     

基于模糊自适应延时反馈的电力系统混沌抑制

电力系统是一种典型的非线性系统,在周期扰动下可能发生混沌振荡,严重影响到电力系统的安全运行。以二阶互联电力系统为应用背景,当出现混沌振荡现象时,应用延时反馈控制(DFC)原理,针对传统延时反馈控制方法反馈控制增益K选择的困难,采用带积分的模糊控制器。在线调整量化因子Ke,Kec和比例因子Ku,积分器根据所设计的工况选择表来确定是否工作,从而达到对控制器的优化,此方法避免了对反馈控制增益K的求取。施加控制后,系统的混沌行为得到抑制,但仍存在周期振荡。对这种振荡,采用了一种滤波器,该滤波器根据系统中的周期扰动进行设计,形式简单,有效地将周期振荡控制到了平衡点。通过仿真实验验证了这种方法的有效性。     

一类非线性系统的概周期振动性研究及其在电力系统中应用

铁磁谐振过电压是电力系统中一种非线性共振现象,因此在电力系统的振荡回路中其运行机理需要用非线性系统模型来刻画.本文将概周期性Galerkin方法应用到一类非线性系统中的概周期现象的研究,针对电力系统运行状态的非线性系统及其控制系统,证明了电力系统中广泛存在的一种振动过程的机理是概周期的.     

加性信号输入时双模激光光强关联函数的演化

运用线性化近似方法计算了周期性信号加性输入时激光系统的光强关联函数,讨论了激光系统中输入信号、泵噪声强度、量子噪声强度、净增益系数以及交叉耦合系数变化时对光强关联函数随时间演化的不同影响.发现演化时间较短时,光强关联函数随时间的演化会出现单极值、双极值、一短时平台等形式;演化时间较长时,会出现稳定性周期振荡.     

单结管电路中的随机共振过程

为考察二阶非线性电路响应中是否存在随机共振过程 ,用噪声信号和周期信号同时激励二阶非线性单结管电路 ,并观察其响应和测量输出响应信号的信噪比。结果表明 :在一定的条件下 ,增大输入噪声的值不仅不降低输出响应信噪比 ;反而迅速增加输出响应的信噪比 ,使输出响应中周期信号的分量反而加强 ,而且输出响应的信噪比对于输入噪声的变化具有“共振”形状的曲线。从而证明了二阶非线性单结管电路不仅是混沌系统 ,也是随机共振系统 ,且随机共振响应是混沌系统一种响应模态     

具有磁芯的无线电能传输系统非线性分析与控制

针对在谐振式无线电能传输(WPT)系统中引入平板磁芯会导致系统线圈电感的变化,进而引起非线性现象这一问题,基于拉塞尔不变原理,提出了一种含平板磁芯的WPT系统自适应控制方法。通过自适应控制器对电动汽车的WPT系统进行控制,可有效减小非线性现象的产生。建立加入平板磁芯的WPT系统模型,利用麦克斯韦(Maxwell)软件求解WPT系统发射和接收线圈的非线性电感模型。基于系统的状态空间方程,分析了系统非线性现象的成因原理,并利用Maxwell软件求解了系统非线性现象时发射线圈的临界点电流。提出了一种适用于含平板磁芯的非线性WPT系统的自适应控制器,并通过MATLAB软件,对加入该控制器前后的非线性WPT系统进行了仿真分析。分析结果表明:在系统中加入控制器,系统谐波消失,由不规则振荡变为周期振荡,同时系统的周期轨道从超过20个控制到1个,验证了文中提出控制器的控制作用。     

L-D循环对果蝇生理活动的影响

针对Goldbeter五维果蝇生理节律模型进行了分析,得出系统平衡点的渐近稳定性条件,同时分析了果蝇的生理节律.在L-D循环光照作用下,当果蝇的生物钟处于渐近稳定条件时,利用摄动理论证明系统可以产生周期振荡,且当果蝇的生物钟具有周期解时,系统在一定条件下可能出现倍周期现象.     

电力系统低频振荡中的非线性奇异现象

低频振荡是影响电力系统稳定运行的一个重要方面。阐述了低频振荡产生的机理和分析方法,利用Hopf分歧理论,针对一个四阶模型的单机无穷大系统,分析了在临界点附近时可能出现的非线性奇异现象。研究表明：由于分歧的存在,导致系统稳定性在临界点附近出现奇异,从而影响了电力系统的稳定域。     

无先导Kalman滤波器在滤波噪声污染的混沌信号时的非周期振荡现象

报道了当UKF(unscented Kal man filter)滤波器在滤波噪声污染的混沌信号时Kal man增益的拟周期振荡行为.理论分析和仿真结果表明:在周期系统中,Kal man增益和误差协方差矩阵收敛到零;而在混沌系统中,当系统的Jacobi矩阵与状态变量无关时,Kal man增益和误差协方差矩阵收敛到一个大于零的不动点,反之,则呈非周期振荡行为.     

倾斜来流下圆管的稳定性及响应分析

换热器、海洋立管等管阵结构在高速流体的冲刷下,由于流体弹性不稳定性的影响,会发生剧烈振动,这种振动可能对结构产生破坏,而且振幅较大时,管阵中的圆管将发生碰撞,从而使系统带有强非线性。考虑以上情况,研究了管阵中圆管的振动现象,首先建立系统的运动偏微分方程,使用伽辽金法进行离散,然后采用数值方法求解系统响应。并研究了流速和倾斜角度对系统运动的影响。研究结果表明:随着倾斜角不断增大,系统临界流速逐渐增大,相较于轴向流来说,横向流对系统临界流速的影响更大;当倾斜角为60°时,随着流速不断增加,系统发生颤振失稳,依次出现极限环振动、周期1振荡、拟周期运动。相关的实际工程计算中,应当更多地考虑具有倾斜角的来流对系统运动的影响。     

两种不同通道内周期性充分发展流动换热的模拟研究

周期性直肋通道是从不同型式的高效换热器中抽象出来的通道模型,采用非稳态数学模型,应用周期性充分发展的假设模拟了周期性矩形直肋通道(A)和半圆形直肋通道(B)内的流动换热情况,并对两种通道的换热特性及其所表现出来的非线性特性进行了对比.计算时采用低雷诺数Re、二维、层流强制对流模型.结果表明,当Re较小时,流动与换热处于稳态;当Re大于某一临界值时,流动与换热发生了非稳态振荡,系统均表现出丰富的非线性现象.在计算范围内,A通道随着Re的增大经历了稳态与周期性振荡阶段;B通道则先后经历了稳态、周期性振荡、拟周期振荡以及混沌状态.     

含磁准零刚度隔振器的非常规分岔

通过并联具有负刚度特性的磁力弹簧与线性正刚度弹簧,设计了一种新型含磁准零刚度隔振器模型,并推导出其无量纲化动力学方程.运用分岔图、时间响应图、相平面图、最大Lyapunov指数图等揭示了该系统的复杂非线性簇发振荡形式,发现了一种新颖的非常规分岔行为,多次切分岔导致周期簇发振荡与混沌簇发振荡反复交替,周期簇发振荡反复出现跨临界分岔.此现象表明,这类含磁准零刚度隔振器的动力学分岔行为敏感依赖于系统参数,外激励频率的变化导致系统产生不同形式的簇发振荡现象.     

RSFQ可控时钟信号发生器

设计了一种新的产生RSFQ时钟信号的电路,并利用W IN S软件对电路进行了模拟.它可以产生连续脉冲,脉冲的周期由电路中约瑟夫林传输线的长度决定,可以产生周期约10 ps的连续脉冲.经过扩展,这种电路能通过输入触发脉冲实现振荡的停止,从而产生固定个数的时钟信号,产生时钟信号的数目由启动信号和停止信号的时间差决定;在电路中使用多路开关,还可以在不改变硬件电路的条件下,通过输入触发信号来改变输出时钟信号的周期.     

一个电化学动力系统中的混合模式振荡

为了研究溴化铟(III)在含有大量硫氰酸钠电解液中扩散电化学系统的电流自激振荡,采用回归映射和庞加莱截面,考察混合模式振荡和混沌现象的动力学状态.根据数值模拟结果得出,电流的时间序列以某一特定序列的形式出现混合模式振荡行为,并且出现了相邻两个周期状态交错出现的周期状态和混沌状态;通过电流的分岔图和周期图,从理论上分析了混合模式振荡行为的有序变化.结果表明:电化学模型呈现出的混合模式振荡行为有着规律的周期性变化,这与现有的文献结果保持一致.     

时延神经元振荡激活函数模型中的混沌

研究了具有振荡激活函数的离散时延简单神经元方程周期解的失稳和混沌现象,数值仿真的结果表明：在这种一阶非线性时延动力学系统中产生新的混沌发生源,给出了系统的波形图,相图及最大Lyapunov指数图。     

小波变换Mallat算法实现中的边界延拓研究

在Mallat算法[1]的推导中,假定输入序列是无限长的,而实际应用中常常是分时采样,即输入序列为有限长.此时,滤波器系数与输入序列卷积时就会出现轮空的现象.因此有必要对原始信号进行边界延拓,减小边界误差.解决的方法通常有补零法和周期延拓法[2].补零法是在输入序列的末尾补零     

磁场下GaAs/AlGaAs异质结中载流子动力学行为研究

基于实空间电荷转移模型研究了磁场对载流子在GaAs/AlGaAs异质结中的动力学行为的影响.系统静态下的伏安特性曲线展现出负微分电导,该电导区域受磁场的影响而变化.其动态下的伏安特性显示出在直流电场的作用下系统中存在电流的自维持振荡,随着电压增加和减小,系统表现出回滞现象.受磁场作用,系统的稳定性发生改变,随着磁场的增加电流的自维持振荡消失,回滞区域也相应的展宽.在交流电场和磁场的共同作用时,随磁场的改变系统经倍周期分叉通向混沌.系统展现出锁频、准周期和混沌等有趣的非线性动力学行为.