一种新的复杂性的信息度量

提出一种新的复杂性度量,其特点是:第一,强调对系统演化瞬态复杂性描述的重要性,并且建议用系统对微扰反应的丰富程度来刻画瞬态复杂性;第二,基于目前的知识,建议把系统演化的终态分为6种(稳定平衡态、稳定周期态、稳定准周期态、随机态、混沌态、复杂态),并且用周期运动"等效"地对这6种终态进行描述,以刻画它们的复杂性.     

基于频率指数的动力系统的分析

特征指标可以用来表征动力系统的性质。为描述动力系统轨迹随时间演化的过程,进一步判断动力系统的特征,定义一个新的指标——频率指数。以简单三维曲线和R?ssler动力系统为研究模型,用频率指数定量刻画动力系统整体的特征频率,研究系统轨迹曲率的演化情况。结果表明,三维曲线及R?ssler动力系统中的频率指数均随时间的演化趋于一个稳定值,并且该演化过程可以清楚地反映系统的运动状态。当系统处于规则运动时,频率指数演化的过程呈现周期性质,而当系统处于混沌运动时,频率指数的演化过程毫无规律。与经典的Lyapunov指数对比,频率指数判断动力系统的运动状态更加便捷有效。     

周期演化域上三种群互惠模型的动力学

通过研究周期演化区域上一类三种群互惠模型,讨论区域的周期演化对种群持续和灭绝的影响．利用上下解方法、比较原理、拟单增系统理论及抛物方程的先验估计理论,研究模型正周期解的存在性及稳定性问题．记ρ为区域演化速率,■.结果表明：当■时,区域周期演化对互惠种群持续性的影响是消极的;当■时,区域周期演化对互惠种群持续性的影响是积极的;当■时,区域周期演化对互惠种群持续性没有影响．     

一类复摆系统的非线性动力学研究

通过对一类复摆系统的建模,利用数值分析法,较为全面地论证了复摆系统通向混沌的倍周期道路、拟周期道路等复杂的混沌演化行为.用相图、庞加莱映射图和分岔图等方式揭示出了系统混沌运动的形式和参数.对该系统分岔与混沌行为的研究,为工程实际中相关机械系统和振动系统的混沌预测和控制具有指导意义,同时对这些系统的优化设计提供了理论依据.     

稳定的几乎周期运动所组成的极小集

本文主要研究动力系统中Lagrange稳定运动的ω-极限集Ω_p,为稳定几乎周期运动所组成的极小集合的充要条件,以此可以进一步判别常微系统中几乎周期解或周期解存在的条件。     

振动锤的周期运动稳定性与分叉

通过理论分析和数值仿真,研究了振动锤周期运动的稳定性和局部分叉,得到了n-1周期运动存在的充要条件·应用Poincare映射的分叉理论,揭示了该类冲击振动机械系统存在倍周期分叉·研究表明,当改变恢复系数时,解的周期结构随激振频率的变化有较大的差异·当改变质量比时,解的周期结构没有明显的变化·选择不同的系统参数可以使振动锤工作在不同的周期运动,可以从这些周期运动中选择最为理想的工艺指标和其他综合评价指标最佳的运动形式·所以,研究振动锤的周期性冲击的稳定性与分叉可以使振动锤的系统参数优化·     

耦合非线性系统特性研究

采用耦合非线性RLC系统,研究了相干小信号放大,实验结果同理论符合·耦合系统产生周期或准周期环面运动向混沌运动过渡。耦合系统能够压缩2″T周期倍化的参数空间,扩展了混沌运动的区域,从而方便地观察到了高阶分岔,测量了3~nT型分岔的普适常数。这对于研究5~nT,7~nT、13~nT等素数周期分岔都是适用的。     

一类有阻尼的二阶微分方程的运动周期解

考虑具有阻尼的二阶微分方程:x″+ax'+g(x)=γ,此方程描述的是类似于钟摆的振动器运动的一个模型.首先把此二阶微分方程转化为一个与它等价的系统,然后证明该系统存在上、下解;最后根据微分方程存在运动周期解的经典结果,证明了当g(x)在一个周期内是分段线性函数时,其中,这个分段线性函数,在一个周期内包括对称和非对称两种情况.该系统存在运动周期解,这也意味着与该系统等价的原一阶微分方程存在运动周期解,且该运动周期解还具有吸引其他解的性质.     

用小波熵测度Lorenz系统准周期特性

运用四阶Runge-Kutta求取了Lorenz系统的时间序列,采用小波分解与信息熵计算了时间序列的小波熵值,并用来测度系统准周期运动过程中的复杂度。计算结果表明,系统的三个运动复杂度分量均由许多大小不一、形状相似、山峰状的循环窗口组成,并且在不同的尺度上具有自相似特征,系统的小波熵序列也具有混沌性质,其运动具有准周期特性,进一步研究发现,在Lorenz系统运动的整个准周期过程中,运动复杂度的大小不同,复杂度大时,对应短准周期,复杂度小时对应于长准周期,系统的演变过程由各种不同的长准周期和短准周期交替组成。     

分布随从力作用下双参数非线性弹性地基上简支输流管道的参激振动

建立了非线性Pasternak地基上分布随从力作用下输流管道在振荡流作用下的运动方程,采用Galerkin法将系统的偏微分方程离散为常微分方程组。计算了简支输流管道的非线性动力响应,并利用分岔图、相平面图、Poincare映射图,分析了分布随从力、平均流速、地基剪切刚度对系统周期运动和混沌运动的影响。结果表明:以分布随从力为分岔参数,系统交替出现混沌运动和周期运动;以平均流速为分岔参数,系统具有非常复杂的动态响应,出现大范围的混沌运动和倍周期运动;增大地基剪切刚度不仅可以增加系统的稳定性,同时还对混沌运动有抑制作用;随着随从力增大,系统的稳定性下降。     

Langford系统的混沌控制

分析了Langford 系统Hopf分叉和准周期分叉行为,给出了确定通向混沌运动的准周期分叉点的研究方法.利用该系统具有的对称性,设计非线性状态反馈控制律,得到周期解失稳时产生准周期运动的条件,推导出控制增益与分叉参数之间的解析关系式,给出参数控制曲线,从而间接地实现了对系统混沌运动的延迟抑制.通过对系统受控前后Lyapunov指数的数值计算和相轨迹的数值模拟,验证了理论上解析结果的正确性以及控制的有效性.     

控制欧拉动屈曲问题混沌的两种方法

对一种特殊的Mathieu方程———欧拉动屈曲问题,通过数值仿真的方法,得到其全局分岔图,以此来揭示系统由周期通向混沌的道路.另用时间响应图、相图和庞加莱截面图来表明系统的非线性状态.在此基础上,当系统处于混沌状态时,通过分岔图来选择适当的控制参数,利用耦合控制法和周期激振力法分别对欧拉动屈曲问题中的混沌行为进行了有效的控制.通过控制后的全局分岔图来判断控制后的效果.用控制后的相图和时间响应图来与分析和研究控制后系统的非线性状态.结果表明,通过这两种方法,可以控制系统的混沌运动而得到稳定的周期振动结果.     

比例微分控制器对Rossler系统的周期调制效应

研究TRossler化学反应系统的动力学行为,利用数值结果、分岔图和相图分析了系统的周期振荡态和混沌态运动过程,利用比例微分控制器方法实现了系统的混沌控制。结果表明,系统的状态由单周期振荡态变为周期2、周期4等多周期振荡态以及混沌态,最终系统的混沌行为被有效的调制到稳定的周期振荡态。     

二自由度碰振准哈密顿系统双碰周期解的Melnikov方法

采用摄动法和Poincaré映射方法推导出了具有立方非线性项和外部激励项的二自由度碰振系统周期解的扩展Melnikov函数,并运用该Melnikov函数研究了二自由度碰振系统的双碰周期解特性,确定了系统稳定双碰周期2运动的存在条件,即在参数域内的一条临界曲线.通过数值模拟验证,结果表明:该临界曲线下方区域参数是双碰周期2运动,上方区域参数是非双碰周期2运动;当保持其他参数不变,仅增加系统激励幅值f时,系统的运动状态会从多碰多周期运动逐步向双碰周期2运动转变;当保持其他参数不变,仅增加系统恢复系数η0时,系统的运动状态会从双碰周期2运动逐步向多碰多周期运动转变.     

非线性动力系统周期解的反解型预测追踪算法

提出一种对非线性动力系统周期解进行预测追踪的新型算法,它利用系统周期解的稳态及瞬态信息,反解雅可比矩阵,实现对系统周期解的预测追踪。同时利用反解得出的雅可比矩阵,还可以得出系统周期解的Ｆｌｏｑｕｅｔ乘子,差别其非线性稳定性,与现有的此类算法相比,新算法在实施时,所需要的信息均可通过对系统周期解的未扰及受扰运动的观测获得,因而具有广泛的适应性。     

惯性振动落砂机周期运动的稳定性

本文研究惯性振动落砂机周期运动的稳定性,首先找出惯性振动落砂机与铸型系统周期运动时各参数的表示式,当系统的周期运动受到初始扰动时,根据点映射法理论,得到四阶点映射差分方程,当此差分方程系数矩阵的特征值的绝对值皆小于1时,所论周期运动是稳定的。     

利用非线性反馈控制Henon混沌系统的低周期态

对混沌系统实施有效控制是利用混沌的重要环节,提出1种利用非线性反馈控制Honen系统混沌运动的方法．根据混沌系统稳定性理论,确定反馈系数的取值范围;利用描绘系统分岔图和计算Lyapunov指数数值研究方法,验证理论分析的正确性．采用连续控制不仅可以实现不动点的镇定,而且可以将混沌系统控制到二周期态;使用间歇控制可以将混沌系统控制到三周期态．该方法控制目标明确,反馈增益的取值范围容易确定。     

Lotka-Volterra系统概周期解的数值方法

研究了 Lotka-Volterra系统概周期解的数值计算方法。此系统是模拟 n个生物种群相互竞争状态的数学模型 ,关于此系统的概周期解存在性、唯一性和稳定性的理论结果很多 ,但是关于这些解的数值研究工作目前还很少。根据此概周期解的特殊性质 ,可以数值计算其在 t=0时的值 ,将求概周期解的问题转化为初值问题。利用此方法对一些算例进行计算。数值结果表明 ,此方法可以在要求的精度内计算出 Lotka-Volterra系统的概周期解     

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。     

在空间分立点加时间周期信号控制时空混沌

以一维非线性漂移波方程为模型,讨论了其时空混沌运动的控制,研究表明,通过在空间分立点加上自然频率的时间周期信号,可以控制时空混沌运动,这种方法较之在连续空间加周期信号的方法,在有些系统中,实验上更容易实现。