对次近邻单向耦合振子的同步研究

【目的】在Kuramoto局域耦合振子平均场模型基础上,探讨在非对称耦合作用下一维闭合环上次近邻Kuramoto相振子的同步动力学行为。【方法】在最近邻单向耦合振子的动力学模型的基础上,建立次近邻单向耦合振子的动力学模型来研究少数耦合极限环系统的行为;通过数值模拟,得出平均频率、系统序参量与耦合强度的关系;通过理论分析少体系统的动力学稳定性。【结果】通过比较文献,证明次近邻单向耦合振子对同步存在影响。当在少数耦合极限环系统下(N≤6),耦合强度大于一定阈值时,所有振子都被同步到平均频率上,序参量随耦合强度的增加而趋于1,而在振子较多(N6)时,在系统同步区域的序参量会出现多定态分支。【结论】一维闭合环上考虑次近邻耦合振子在非对称耦合作用下同步区域呈现多同步定态。非零稳态出现分支现象与耦合振子系统大小有关。     

耦合Morse振子中测度同步的研究

研究了两耦合Morse振子的集体运动行为,研究表明当增大振子间的耦合强度时会出现测度同步现象.单个Moser振子能量随耦合强度的变化显示测度同步实际对应着分离到混合的转变.在这一转变过程中,确定了耦合Moser振子测度同步转变的临界指数率.而进一步研究振子的相位差随振子间耦合强度变化的关系,发现可以通过耦合振子的相锁定引入序参量用来表征这其中测度同步的相变.     

领导者驱动下频率权重耦合复杂系统的同步

大量振子相互耦合后形成的复杂系统广泛存在于现实世界中.复杂系统不仅经耦合作用形成自发的同步,还常常受到外界的影响而表现出复杂的动力学行为.研究了当振子受到外界领导者节点的驱动时系统的同步这一重要的集体动力学行为;给出了Kuramoto振子组成的频率权重耦合的系统在受外界领导者驱动时,系统转变为驱动同步的条件.被驱动的振子的数量和振子的频率权重会影响系统转变为驱动同步的难易度.数值模拟结果证明了该成果的正确性.     

规则网络中流耦合作用对爆发式同步的影响

耦合振子系统的爆发式同步是许多生物系统自组织动力学行为的内在机制之一,因而倍受关注.考虑到现实生活中许多振子之间的相互作用是非对称性的,通过理论分析和数值计算方法,详细研究了规则网络中,流耦合作用对耦合相振子系统爆发式同步动力学行为的影响.结果表明,非对称的流耦合作用,在具有特定频率空间分布的耦合相振子系统中,有利于促进耦合相振子系统产生爆发式同步.耦合系统达到爆发式同步所需的临界耦合强度与流耦合强度成线性关系.此外,在同步区间可观察到集中锁相和分散锁相两种同步形式共存.通过理论分析,给出了流耦合作用对促进耦合相振子系统爆发式同步的内在机制.研究结果可以为更好地理解非对称耦合作用下耦合相振子系统的自组织现象提供理论支持.     

耦合极限环系统同步的振幅效应

研究了耦合极限环系统同步的振幅效应.结果表明,耦合系统中振子的平均频率随耦合强度的变化过程表现为同步分岔树结构,而振子的平均振幅随相同步的进程却是由均匀化逐渐分岔而达到非均匀化的过程.还发现振子振幅的变化范围在临界点处的突然减小.     

角速度加权的Kuramoto振子在网络中同步的研究

研究以Kuramoto位相振子作为小世界网络节点的动力学,考察初始角速度加权耦合方式对网络同步的影响。数值模拟结果显示,当以相连接的两个振子初始自旋角速度的比值作为加权耦合系数时,网络序参量随耦合系数的增加不再是单调递增的关系,而是在某一确定耦合强度k附近网络同步达到最大值;继续增加耦合系数,网络序参量反而减小,网络的同步性能减弱。将该耦合方式应用于无标度网络,得到相似结论。     

非线性频率吸引系统的同步动力学

考虑振幅效应的Kuramoto模型,当振子之间存在耗散耦合和非线性频率吸引时,系统展示了丰富的动力学行为.数值分析了最近邻耦合系统的同步动力学行为,相同步和耗散耦合与非线性频率吸引之间的关系,非线性频率吸引对于多于2个振子的系统的同步具有促进作用.     

复杂系统同步的自组织动力学与统计物理学

构建了复杂系统自组织同步行为的一般性序参量理论；讨论了利用Ott-Antonsen拟设等降维方法得到序参量的低维动力学方程，并从微观到宏观的不同层次介绍了复杂系统同步行为的机制、形式以及各种不同表现；探讨了异质耦合振子系统的同步序参量动力学，发现了异质耦合可以导致Bellerophon态.对于高阶网络耦合振子体系，通过研究，发现了突变性的去同步转变，该转变具有不可逆性；探讨了非线性序参量耦合振子系统的同步动力学以及同步附近各种类型的相变及相应序参量的标度性质；确定了集体动力学的突然去同步过渡、连续过渡和混合过渡等3种类型的相变.这些研究对于复杂系统集体行为的深入理解和应用有重要意义.     

一类带有权重指数的振子网络同步行为

以二阶类Kuramoto振子为基础,构建了一类带有权重指数的振子网络模型,重点研究了权重指数对以振子为节点的网络同步能力的影响.通过数值仿真结果发现,频率指数的奇偶性对振子网络的同步能力有很大的影响.在频率取值形式一定的条件下,当耦合频率指数为偶数时,振子网络的同步能力增强,而当耦合频率指数为奇数时,振子网络的同步能力减弱.     

几种Kuramoto振子网络同步性能的比较

本文采用Kuramoto相位振子作为网络节点进行同步研究.以序参量作为同步性能的描述指标,首先仿真研究了BA无标度网络中控制增益对同步性能的影响,得出了网络实现全局同步的临界耦合强度.然后比较研究了ER随机网络、NW小世界网络和BA无标度网络几种不同网络结构下的Kuramoto振子系统的同步性能,研究表明BA无标度网络...     

外部扰动对耦合基因调控系统振荡同步性的影响

用数值模拟的方法研究了平均场耦合基因调控系统振荡同步性.结果表明:通过调节耦合基因调控系统的控制参数可以调控系统的同步性;对处于稳定态和振荡态的系统,噪音的引入都能够增强系统的同步性,且振荡态下噪音的同步性增强效应更明显;耦合系统的异质程度、耦合强度对同步性有重要影响,存在最佳耦合强度使得系统的同步性达到最佳;外信号的引入可以提高系统的同步性.耦合基因调控系统的振荡同步性对外信号的频率变化不敏感.     

两个刚体角速度运动的部分同步

研究了两个刚体角速度运动关于部分状态变量——惯性主轴角速度的同步控制．基于李亚普诺夫部分稳定性理论,分别采用双向耦合的部分状态变量线性反馈控制和部分变量的单向非线性反馈控制两种方法,构造出了一些控制器．同时,对于惯性主矩不同的取值范围,利用部分变量的单向非线性反馈控制方法可以采用不同的控制策略．所设计的控制器可以实现两个刚体的角速度运动达到关于惯性主轴角速度的部分同步．仿真结果说明了所设计控制器的有效性．     

复杂网络输出同步

状态同步是复杂网络中一个重要的研究方向.然而,现实系统的状态经常是观测不到的,有时仅一部分状态能达到同步就能满足需要,无需所有的状态同步.因此,提出带有输出的复杂网络的新模型,此模型是原复杂网络模型的扩展,然后根据输出矩阵为奇异和非奇异矩阵的两种情况进行研究,给出了输出达到同步的几个充分条件,研究了状态不同步输出同步的稳定性条件.并举例说明在不满足状态同步的情况下,可实现输出同步.研究结果表明,复杂网络输出同步是非常有意义的.     

状态观测器法实现改进的超混沌Lü系统同步

针对改进的超混沌Lü系统,采用状态观测器同步方法,通过设计合适的状态观测器,实现了对改进的超混沌Lü系统的同步控制.并设计出简单的同步实现电路.实验结果与理论分析及数值模拟结果相符合,证明了该同步方法的有效性.     

两台单模激光的耦合和混沌同步

对空间上相互耦合的两台单模固体激光器的动力学行为进行了分析,当其中一台激光的泵浦受到调制时,对于不同的参量,两台激光输出的强度会出现混沌同步和失去同步的情况。     

工作记忆编码腹侧海马和内侧前额叶皮层局部场电位信号的相位同步分析

研究比较大鼠在静息状态下和工作记忆编码阶段腹侧海马和内侧前额叶皮层局部场电位相位同步的变化,分析相位在工作记忆任务相关信息处理中的作用机制。研究数据为6只SD大鼠静息状态和执行Y迷宫空间工作记忆任务时采集的腹侧海马和内侧前额叶皮层的局部场电位信号,计算两个脑区局部场电位信号之间的加权相位滞后指数值。研究结果表明,与静息状态相比,在工作记忆编码阶段,腹侧海马和内侧前额叶皮层之间的相位同步性在theta频段选择性地显著增加。腹侧海马和内侧前额叶皮层theta频段的相位同步是工作记忆编码阶段任务信息处理的一个作用机制。     

液面上耦合振子系统的同步模式

利用MATLAB对耦合双节拍器系统模型的动力学方程组进行了数值模拟,发现初始条件决定了系统达到稳态时所呈现的同步模式;探究了液体的黏滞阻力与耦合板的质量对系统同步模式的影响,黏滞阻力的大小与稳态时为反相同步的概率呈正相关关系;耦合板质量与稳态时为反相同步的概率呈负相关关系;在弛豫时间方面,发现同相同步比反相同步的平均弛豫时间更慢;在实验上,搭建液面上的耦合振子系统,使用水、质量分数为10%的盐水和食用油3种黏滞系数不同的液体进行实验,定性地得到了与数值模拟一致的结果.     

Rssler超混沌系统的改进广义混合投影同步

针对Rssler超混沌系统, 采用自适应控制方法, 通过设计控制器, 研究该系统的广义混合投影同步(FSHPS). 并在此基础上, 首次提出了响应系统同时含有控制变量α时, 系统的改进广义混合投影同步(IFSHPS)运动行为, 理论分析和数值仿真验证了该同步方法的可行性.      

基于T—S模型的捕食与被捕食系统的脉冲同步研究

复杂生态系统存在随机性、模糊性和种群突变等脉冲现象的特点,利用T-S模糊模型的脉冲同步控制方法,以三种群选择性捕食系统和一类具有Holling功能反应的捕食一被捕食系统为例,研究了这类捕食与被捕食系统的脉冲同步问题。采用T-S模糊动态模型描述这两类系统,用Lyapunov稳定性理论设计出这两类捕食系统的全局渐近稳定的模糊脉冲同步控制器,研究这两类系统的脉冲同步问题和稳定性,反映为系统中的物种达到持续稳定的发展趋势。最后的数值模拟验证了此方案的有效性。     

一种跳时超宽带无线电信号的高效同步捕获方法

为了实现高效的跳时超宽带无线电信号的同步捕获,主要研究了超宽带无线通信中跳时序列码的同步技术,对捕获过程中的两个主要性能指标,即平均捕获时间和捕获概率进行了深入的分析,提出了一种适于超宽带无线通信跳时码的同步捕获方法--二维空间下的菱形捕获法.计算机仿真结果表明,该捕获方法工作原理简单、捕获速度快、硬件复杂度低,是超宽带冲激无线电的有效捕获方法之一.