基于机器学习储备池计算的混沌保密通信机制设计与实现

针对传统混沌保密通信中安全性低、耦合机制复杂、接收端须配备特定动力学系统等问题,提出了一种基于机器学习——储备池计算(Reservoir Computing)的混沌保密通信设计,并通过数值与实验方法验证了机制的创新性与可行性。在数值方面,以图像和语音传输为例,采用具有更高安全性的时滞Lorenz系统和Mackey-Glass模型进行加密,在加密系统信息完全未知的前提下,接收端经训练后,可实现与发送端混沌完全同步并进行信息解密。在实验方面,基于可编程逻辑芯片(FPGA)对机制进行了硬件设计与实现,并以实时视频传输为例,验证了该保密通信设计的实际应用价值。还引入了针对不同加密系统的校准方法,以进行长时间稳定混沌同步和通信。此外,通过噪声研究,证明了该通信机制的鲁棒性。理论与实验结果对推动新型保密通信与机器学习交叉研究有一定的参考价值。     

基于Mackey-Glass混沌储备池计算的多波形识别

人工神经网络在模式识别和智能计算等领域具有重要的应用,但目前的人工神经网络存在结构复杂、训练耗时、占用大量的硬件资源等缺陷.设计了一种简单的基于MackeyGlass非线性方程的混沌储备池计算系统,它把大量不同时刻的混沌状态当作虚拟节点,从而简化了系统结构.利用系统分别实现了3种波形和对应3种不同频率的共9个不同波的识别,分析了储备池计算系统主要参数对多波形识别效果的影响.在最优系统参数条件下,对3种波形和9个波识别的归一化均方根误差分别达到了0.11和0.22.     

永磁同步电动机混沌系统的控制研究

采用自适应控制方法对永磁同步电机混沌系统进行控制研究,当该混沌系统参数未知时,基于Lyapunov稳定性理论,设计了相应的控制器和参数自适应律,使系统的状态控制到任意一个不稳定平衡点,并运用Barbalat引理,在理论上证明了受控系统的渐进稳定性,从而消除了混沌,仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于状态空间重构法的永磁同步电机的混沌分析

利用状态空间重构法重构了永磁同步电机（ＰＭＳＭ）的状态空间，分析了永磁同步电机的混沌现象，并与原状态空间图形进行了比较，可以看出重构的状态空间图形与原来的状态空间图形有着相同的拓朴结构和概率特征；其重要意义还在于对ＰＭＳＭ的实验中，在某些状态变量无法实验测得的情况下，可以用状态空间重构的方法，通过测量ＰＭＳＭ的某一状态变量来重构系统的状态空间来研究系统的动力学行为，并进而利用所得的数据来控制ＰＭＳ     

网络系统的线性耦合混沌同步

为提高通讯系统的安全性,应用线性耦合同步法对一个由超混沌神经元构成的网络系统的混沌同步问题进行了研究。基于非线性动力学理论,以三维空间中的吸引子、全局分岔图和Lyapunov指数谱表征了该神经元丰富的动力学行为。利用线性耦合同步方法实现了该网络系统的混沌同步,数值计算得到了该系统达到同步时耦合强度参数的取值范围。所得结果为混沌保密通信的应用提供基础数据。     

混沌蚁群算法在PMSM直接转矩控制 系统优化设计中的应用

在永磁同步电机(PMSM)的直接转矩控制策略中,PI控制器参数的优劣直接影响到系统的性能.将蚁群中每个蚂蚁的混沌动力学机制与所有蚂蚁的自组织优化机制进行巧妙结合,从而给出混沌蚁群算法,用混沌蚁群算法来优化直接转矩控制系统中PI控制器的参数.通过仿真实验得出:混沌蚁群算法应用于永磁同步电机直接转矩控制系统中PI参数优化时,相比遗传算法和蚁群算法,在收敛速度、全局优化性能以及控制精度等方面都有较大的提高,从而有效地降低了电机的磁链脉动,提高了系统的响应速度.     

车用永磁同步电机转子热结构耦合分析

为了准确分析永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)转子结构强度,文章从热结构耦合方面出发,以额定功率30 kW的车用PMSM为研究对象,基于传热学理论建立了电机三维温度场求解域模型,求解电机全域温度分布,并通过温升实验验证了仿真精度;然后将转子瞬态温度场仿真结果作为载荷施加到结构场中,分析了转子在热结构耦合下的应力分布;最后分别研究了离心力、热应力以及两者耦合对转子应力的影响。该文研究结果为进一步优化PMSM转子结构提供了一定的参考依据。     

输入—状态线性化控制永磁同步电动机混沌系统

采用输入-状态线性化方法控制永磁同步电动机系统中出现的混沌现象,利用输入-状态可线性化的能控条件和对合条件对施加控制的混沌系统进行判断,当满足线性化条件时,运用微分几何中的Lie导数和Lie括号运算将非线性系统模型转化为线性模型,然后对线性化后的系统设计控制器,使系统的三个状态变量均稳定的收敛于零,从而消除了混沌,仿真结果证明了该方法的有效性。     

桥梁极值应力的贝叶斯动态耦合线性预测

基于含有趋势性和随机性的监测极值应力时间序列数据,进行了桥梁极值应力的贝叶斯动态耦合线性预测。将历史监测耦合极值应力数据解耦,建立解耦极值应力的动态耦合线性模型(DCLM),并将其分解为有限个动态线性模型(DLMs)。基于动态监测的解耦极值应力数据,结合贝叶斯方法,进行动态耦合线性模型的概率递推,进而实现桥梁解耦极值应力的动态预测,并将预测的解耦极值应力进行相加,即可实现桥梁极值应力的动态预测。最后,通过在役桥梁的含有随机性和趋势性的监测极值应力数据,利用ARIMA(auto-regressive integrated moving average)模型,验证了所提方法的合理性与有效性。     

Lü系统的线性混合双(单)向耦合混沌同步

针对双(单)向耦合的两个混沌系统的同步问题,提出了一种线性混合双(单)向耦合的混沌系统同步方法.基于矩阵论和Lvapunov稳定性理论,根据同步模型的误差动力学系统给出了同步条件.针对Lü系统,通过选择适当的耦合参数,使得误差系统全局渐进稳定,即使得驱动系统和响应系统的状态达到同步.结果表明,在参数范围内可以保证系统的同步.理论分析和仿真结果都表明了该方法的可行性和有效性.     

非均匀气隙永磁同步电机混沌系统的分析与控制

针对非均匀气隙永磁同步电机系统,首先通过一个仿射变换和时间尺度变换,将电动模型变换成一种简单的数学模型,并验证了在某些参数与工作条件下系统会出现非常复杂的混沌运动或极限环.最后采用Lyapunov稳定性方法,提出了在系统已知参数与未知参数下的自适应控制器,该控制器克服了以往一般自适应控制器中空置率不连续的缺点.仿真结果验证了理论分析的正确性,以及对研究优良的控制方法提供了理论参考.     

线性双向耦合的非扩散Lorenz系统的混沌同步

为进一步研究一类混沌系统的完全同步问题,针对非扩散Lorenz系统,以矩阵论和Lyapunov稳定性理论为基础,提出了一种线性双向耦合的全局混沌同步方案.通过选择适当的耦合参数,使得误差系统全局渐进稳定,即使得驱动系统和响应系统的状态达到同步.与传统的混沌同步方法相比,该方法结构简单,易于实现,其关键是耦合参数的选取.利用Mathematic软件进行数值仿真.理论分析和仿真结果都表明了该方法的可行性和有效性.     

复杂网络中众多混沌运动电机的同步控制研究

以混沌运动的永磁同步电机作为节点构建线性耦合的复杂动力网络,研究了网络中众多电机的同步控制方法.该方法根据线性耦合网络全局同步的牵制控制条件,设计出电机交轴和直轴电压的比例调节控制器,并给出施加牵制控制后电机网络的状态方程.模拟结果表明:在网络耦合强度、电机节点参数时变情况下,对于小世界拓扑或无标度拓扑构建的电机网络,一个电机节点的线性反馈牵制控制就能实现网络所有电机同步,控制方法具有控制效率高、代价小、可调节等优点.     

永磁同步电机特定参数下的比例微分控制与同步

讨论了永磁同步电动机模型的混沌特性,并分析了该定态解的稳定性.利用数值仿真,得到该模型在一定参数和初始状态下的吸引子和Lyapunov指数.利用比例微分控制器对系统的混沌行为进行了有的控制.并采用非线性反馈的方法构造了一个混沌同步系统.用Lyapunov第二方法从理论上证明了该同步方法的有效性,接着又用Matlab软件对该系统进行仿真验证了同步方法的有效性.     

混沌时间序列的局域线性回归预测方法

混沌时间序列预测是８０年代末发展起来的一种非线性预测新方法．它已在天气预报、经济预测、电力负荷预测、股市预测等方面得到成功应用．混沌运动是确定系统具有内在随机性的一种运动,它的行为极其敏感地依赖于初始条件．混沌系统从两个极其邻近的初始点出发的两条轨道...     

永磁电机矢量控制下逆变器母线电流频谱分析

逆变器直流母线电流频谱的准确解析是对电磁干扰进行分析及母线电容选取的重要理论基础.针对永磁同步电机(PMSM)作为负载时逆变器直流母线电流频谱的数学表达和理论求解方法分析了相电压基波和高次谐波对应的等效阻抗,结果表明:非凸极PMSM各次谐波对应的视在电感相等并且恒定;凸极PMSM的基波电流可以在直轴和交轴上进行相量分解,其对应电感为直轴和交轴电感,高次谐波对应的电感随着转子的位置变化.理论计算时可以通过忽略高次谐波或取平均电感的方法来进行近似.给出了母线电流频谱计算的方法与过程.仿真和实验都证明了本文方法及公式的正确性和有效性.     

混沌系统的双向耦合同步

文章对混沌系统的线性双向耦合同步进行研究，通过选取适当的耦合参数，可以达到混沌系统的全局混沌同步，给出了同步原理．对物理学中的WINDMI系统，采用简单的线性耦合方式，运用双向耦合同步方案，讨论其复杂的混沌同步行为，用Mathematica软件进行仿真实验，理论分析和数值仿真结果都表明了该方法的有效性．     

永磁同步电机-空调压缩机系统的无传感器过调制控制

为了改善永磁同步电机驱动空调压缩机系统在高速区的运行性能和可靠性,研究并开发了一整套控制方案。该方案采用一种双模式过调制算法,以提高脉宽调制(PWM)逆变器的电压利用率和永磁同步电机在高速区的输出转矩能力;采用模型参考自适应方法估计转子位置,以实现无位置传感器控制,同时实现了弱磁控制以提高电机转速。在一台永磁同步电机驱动的空调压缩机系统上进行了实验验证。采用该方法,使PWM逆变器的电压利用率平均提高了25%,且在高速运行时压缩机系统转速振荡幅度小于2.5%。结果表明:采用该控制方案,在电源电压一定的情况下,可提高电机定子电压和输出转矩能力,实现空调压缩机系统的高速稳定运行。     

耦合超混沌系统的同步

利用一种新的方法实现了两个线性耦合的超混沌系统同步.该方法基于线性时变连续系统的稳定性理论,通过把高维时变系统的稳定性判定简化为低维定常辅助方程稳定性判定,从而减弱了时变系统的稳定性条件,实现了系统的耦合同步.与传统的混沌同步方法相比较,不需要计算条件Lyapunov 指数,不需要根据Routh-Hurwitz判据推导,因此比较简单,而且约束条件少、没有耦合系数大于零的限制,范围更广,并以最新发现的超混沌Chen系统和 R(o)ssler系统为例加以验证,通过计算机数值仿真证明了该方法的有效性和可行性.     

耦合极限环系统的混沌研究

在考虑振子振幅变化的情况下，耦合极限环系统的随着耦合强度的增大出现了混沌，当耦合强度超过临界值时，混沌又会消失而成为准周期运动．