一类时滞分数阶SIR模型的动力学分析

为提高对传染病动力学模型分析的精确性,建立了一个新的带有时滞的分数阶传染病易感-感染-恢复(susceptible-infected-removed, SIR)模型,针对该模型进行稳定性分析并且讨论产生Hopf分岔的条件。首先,将整数阶系统转化为分数阶系统并求出正平衡点。然后,以时滞为分岔参数求出分岔点。研究发现,当时滞小于分岔点时,系统在正平衡点处是局部渐近稳定的;当时滞大于分岔点时,系统在正平衡点处发生Hopf分岔。同时,通过分析分数阶阶次对分岔点的影响发现,随着阶次的增加,系统的分岔点减小。最后,通过数值模拟验证了所得结论的准确性。     

永磁同步电机的建模与参数辨识

永磁同步电机由于其优越的性能而广泛的应用于精确的伺服控制控制系统中,针对电机的参数会随着工作环境的变化而变化,导致控制的精度受到很大影响.提出采用实时地对电机参数进行辨识,成为提高整个系统性能的保证.在深入分析永磁同步电机的电磁特性后,推导出永磁同步电机在两相静止坐标下的电机数学模型;并在该数学模型下利用递推最小二乘法编写辨识算法,对电机的参数进行在线辨识.利用matlab软件平台构建永磁同步电机双闭环仿真模型进行仿真,仿真结果表明算法能精确地辨识电机的参数,具有较好的鲁棒性.从而证明上述方法的正确性,能够提高控制系统的精度.     

永磁同步电机的混沌分析与跟踪控制

针对永磁同步电机在一些特定的参数和工作条件下呈现的复杂动态行为,在分析永磁同步电机(PMSM)混沌运动特性的基础上,提出了一种PMSM混沌系统的转速跟踪控制方法.首先通过仿射变换和时间尺度变换,将转子磁场定向坐标系下的PMSM模型,变换成一种简单的无量纲模型.之后采用相图、分岔图和Lyapunov指数的方法,分析了PM...     

鲁棒PDF控制策略在永磁同步电机系统中的设计及仿真

对电机控制系统的经典反馈设计方案是建立在简化的受控对象模型基础之上,而实际模型参数的变化会引起控制系统性能的改变;文章针对实际应用的永磁同步电机,为了保证电机控制系统的强鲁棒性,通过对其系统灵敏度的理论推导,给出了一种新的控制器参数设计方法;该设计方法以系统灵敏度为评价指标来度量系统的鲁棒性,结合应用于二阶控制对象的伪微分反馈控制器结构,来削弱控制对象参数值的改变对控制系统性能的影响;并建立了精确的永磁同步电机仿真模型,将该方法应用于其速度控制;仿真结果表明在该控制方案下,在永磁同步电机的转动惯量和定子电阻值变化时具有较小超调量变化(小于4％)的响应特性;同时与普通PID控制对比分析,验证了用该方案设计的PMSM调速系统具有较高的抗参数变化的鲁棒性.     

PMSM控制系统参数辩识的建模与仿真

在永磁同步电机参数优化问题的研究中,永磁同步电机因优越的性能广泛应用于伺服控制领域中.针对永磁同步电机参数随着工作环境的变化具有很强的非线性和时变性,传统的方法很难建立参数的准确数学模型,导致控制精度低.为准确辩识永磁同步电动机的参数,提高控制的精度,提出一种Popov理论的磁同步电机参数辩识方法.根据永磁同步电机的电磁特性建立模型,在Popov稳定理论基础上,推导出自适应参数辩识方法,最后利用Matlab/Simulink平台建立永磁同步电动机参数的自适应辨识仿真模型.仿真结果表明,方法能快速、准确地辩识出电机参数,具有较好的鲁棒性,能够提高控制系统的精度.     

一个新类Lorenz混沌系统的动力学分析及电路仿真

提出了一个新的三维自治类Lorenz系统.理论分析了该系统的动力学特性,并通过数值计算分析了系统在平衡点处的稳定性,以及产生Hopf分岔的条件.通过计算系统的时间序列的Lyapunov指数谱、Lya-punov维数、分岔图、Poincar啨截面图等研究了系统的动力学特性.最后对该系统的一个混沌吸引子进行了实际电路的设计与仿真模拟.     

基于滑模变结构的PMSM控制系统的研究

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中易受机械式传感器影响的问题,设计了一套基于滑模变结构控制(SMC)的永磁同步电机控制系统.由于永磁同步电机在运动时受到负载突变和系统参数变化会影响整个控制系统的稳定性,提出了具有开关结构的非线性滑模变结构控制的系统.首先分析了永磁同步电机在旋转坐标系下的数学模型,在此基础引入双闭环一阶滑模变结构控制系统,实现对PMSM的转速和转矩控制.仿真实验表明,滑模变结构控制系统不会受到外界变化的影响,永磁同步电机的转速和转矩都能稳定运行.滑模变结构控制系统响应更快,抗干扰能力大大提高,鲁棒性更强.     

无速度传感器PMSM混沌运动的非奇异快速终端滑模控制

针对永磁同步电机调速系统中速度传感器存在安装缺陷及在某些特定的参数下电机会呈现混沌特性,提出了无速度传感器永磁同步电机滑模控制混沌抑制方法．在无速度传感器运行的永磁同步电机矢量控制调速系统基本框架下,采用非奇异快速终端滑模控制方法来抑制电机的混沌运动．首先在永磁同步电机的混沌模型基础上通过仿真验证了混沌现象的存在;然后利用扩张状态观测器（ESO）估计转速,构成无速度传感器永磁同步电机矢量控制系统;在此基础上设计了非奇异快速终端滑模控制器,当电机在某些参数条件下呈现混沌现象,即刻通过控制器的切入来抑制永磁同步电机的混沌运动．最后通过仿真验证该方法的有效性,保证电机运行稳定和可靠.     

基于混沌同步的永磁同步电机控制

永磁同步电机的动态特性与混沌Lorenz系统具有相似性,一定的条件能够使电机系统表现出类似hopf分岔的混沌特性。针对永磁同步电机系统,分析了传统PID控制器的缺点,并考虑到电机系统某些状态变量不可测量的实际问题,提出了一种基于混沌系统同步的非线性反馈控制器,通过线性系统的零极点配置可以达到期望的响应特性。仿真结果验证了本控制器的有效性。     

单向耦合Lorenz-R(o)ssler系统的多参数分岔

深入研究了单向耦合Lorenz-R(o)ssler系统的动力学行为,首先定性地分析了该系统,找出了该系统所有平衡点及平衡点存在和稳定的条件.再对该系统的分岔行为做了理论分析,得到该系统发生fold和Hopf 分岔的条件.最后利用分岔软件对前面的理论进行验证,而且针对三个单向耦合参数的不同取值情况,从数值的角度研究了该系统的多参数分岔,结果表明不同的耦合强度对于系统的动力学行为有较大的影响.     

Local bifurcations and feasibility regions indifferential-algebraic systems

The dynamics of a large class of physical systems such as the general power system can be represented by parameter-dependent differential-algebraic models of the form x˙=f and 0=g. Typically, such constrained models have singularities. This paper analyzes the generic local bifurcations including those which are directly related to the singularity. The notion of a feasibility region is introduced and analyzed. It consists of all equilibrium states that can be reached quasistatically from the current operating point without loss of local stability. It is shown that generically loss of stability at the feasibility boundary is caused by one of three different local bifurcations, namely the saddle-node and Hopf bifurcations and a new bifurcation called the singularity induced bifurcation which is analyzed precisely here for the first time. The latter results when an equilibrium point is at the singular surface. Under certain transversality conditions, the change in the eigenstructure of the system Jacobian at the equilibrium is established and the local dynamical structure of the trajectories near this bifurcation point is analyzed     

不可压缩流中二元机翼运动的Hopf分岔

机翼的颤振是一种典型的自激振动,它是由气动力、弹性力和惯性力的相互作用引起的一种气动弹性现象.本文研究了具有结构非线性刚度恢复力的机翼颤振的Hopf分岔问题.首先,利用连续时间的Hopf分岔显式临界准则分析了机翼颤振Hopf分岔的存在性,推导了第一李雅普诺夫系数的通项公式,为判定机翼Hopf分岔的稳定性提供了依据.其次,分析了机翼颤振退化的余维二Hopf分岔的存在性条件,得到了满足条件的双参数分岔区域.然后,推导了第二李雅普诺夫系数的通项公式并结合中心流形降阶原理和同构变换进一步分析了余维二Hopf分岔的稳定性以及其局部开折问题.最后,通过推导第三李雅普诺夫系数分析了余维三Hopf分岔中心的稳定性.     

分数阶计算机病毒模型的稳定性与分岔分析

随着有线和无线通信网络的普及,计算机病毒已经成为当代信息社会的一大威胁,单纯依靠杀毒软件已经无法彻底清除病毒,而通过对其在互联网上的传播机制的分析,以及对其模型的研究,可以找到有效的防范计算机病毒的对策。因此,基于非线性动力学与分数阶系统理论,建立了一类具有饱和发生率的分数阶时滞SIQR计算机病毒模型。计算出模型的平衡点,并通过分析相应的特征方程研究了时滞对平衡点稳定性的影响。选择时滞作为分岔参数,得到了发生Hopf分岔的时滞临界值。研究发现,系统的动力学行为依赖于分岔的临界值,同时给出了系统局部稳定和产生Hopf分岔的条件。在此基础上,研究了分数阶阶次的变化对分岔阈值的影响。最后,通过数值模拟验证了理论分析的正确性。     

受面内激励和横向外激励联合作用下蜂窝夹层板的双Hopf分叉

随着航空航天事业的发展,对各种材料性能的要求也越来越高.而蜂窝夹层板在结构和性能上具有许多优点,已在航空航天等领域应用广泛,并在一些重要结构中充当承力部件,但由于其特殊的蜂窝结构,相对于一般的板,在受力时会发生比较大的变形,所以用非线性理论研究蜂窝夹层板结构,并考察不同参数对非线性振动特性的影响,具有重要的理论和实际意义.如今,蜂窝夹层板的几何非线性问题已引起更多学者的关注.在一般均质理论的假设下,一些学者已经研究了各向同性蜂窝夹层板板的非线性动力学特性.本文研究了一类受面内激励和横向外激励联合作用下的四边简支蜂窝夹层板在主参数共振-1:2内共振时的双Hopf分叉问题.首先利用多尺度法得到系统的平均方程,然后结合分叉理论得到了系统的分叉响应方程,根据对分叉响应方程的分析,得到了六种不同的分叉响应曲线并给出了系统产生双Hopf分叉的条件.利用数值方法得到系统在参数平面的分叉集,通过对不同分叉区域的分析发现,随着参数的变化系统平衡点会分叉为两类周期解,随后周期解会通过广义静态分叉为准周期解,或者通过广义Hopf分叉为3D环面.     

Divergence,Hopf and double-zero bifurcations of a nonlinear planar beam

The multiple scale method is directly applied to a one-dimensional continuous model to derive the equations governing the system asymptotic dynamic around a bifurcation point. The theory is illustrated with reference to a specific example, namely an internally constrained planar beam, equipped with a lumped visco-elastic device and loaded by a follower force. Nonlinear, integro-differential equations of motion are derived and expanded upto cubic terms in the transversal displacements and velocities of the beam. The linear stability of the trivial equilibrium is first studied. It reveals the existence of divergence and Hopf and double-zero bifurcations. The spectral properties of the linear operator are studied at the bifurcation points by obtaining closed-form expressions. Notably, the system posses an incomplete system of eigenvectors at the double-zero point (i.e. it is defective or nilpotent), thus entailing the need to find a generalized eigenvector. A multiple-scale analysis is then performed for the three bifurcations and the relevant bifurcation equations are derived directly in their normal forms. Finally, they are numerically studied to furnish a comprehensive scenario of the postcritical behaviour around the bifurcations.     

非线性磁悬浮控制系统的周期运动稳定性研究

通过分析基于串级PID控制器的非线性磁悬浮系统的hopf分岔现象,从控制参数与系统周期解稳定性的关系角度阐述磁悬浮系统产生振动的原因之一,给出了串级PID控制算法,建立了四阶磁悬浮系统动力学模型,并得出了控制参数的渐近稳定范围和hopf分岔条件,采用中心流形定理方法得到二阶降维模型,通过计算其PB规范形得到hopf分岔的稳定性以及对应极限环的振动频率,分析结果表明基于串级PID控制的磁悬浮系统具有一个不稳定的hopf分岔点,在该点附近系统将会产生频率约为5～7赫兹、持续但最终发散的振动。     

具有修正的Lelie-Gower项Holling-III类时滞捕食系统的Hopf分支

研究了一类具有修正的Leslie-Gower项与Holling-III类功能性反应函数的时滞捕食系统. 以时滞为分支参数, 讨论系统正平衡点的局部稳定性, 给出系统产生Hopf分支的时滞关键值. 进一步, 确定系统Hopf分支的方向与分支周期解稳定性, 并对系统全局分支周期解的存在性进行讨论. 最后, 利用仿真实例验证理论分析结果的正确性.     

Control bifurcations

A parametrized nonlinear differential equation can have multiple equilibria as the parameter is varied. A local bifurcation of a parametrized differential equation occurs at an equilibrium where there is a change in the topological character of the nearby solution curves. This typically happens because some eigenvalues of the parametrized linear approximating differential equation cross the imaginary axis and there is a change in stability of the equilibrium. The topological nature of the solutions is unchanged by smooth changes of state coordinates so these may be used to bring the differential equation into Poincare/spl acute/ normal form. From this normal form, the type of the bifurcation can be determined. For differential equations depending on a single parameter, the typical ways that the system can bifurcate are fully understood, e.g., the fold (or saddle node), the transcritical and the Hopf bifurcation. A nonlinear control system has multiple equilibria typically parametrized by the set value of the control. A control bifurcation of a nonlinear system typically occurs when its linear approximation loses stabilizability. The ways in which this can happen are understood through the appropriate normal forms. We present the quadratic and cubic normal forms of a scalar input nonlinear control system around an equilibrium point. These are the normal forms under quadratic and cubic change of state coordinates and invertible state feedback. The system need not be linearly controllable. We study some important control bifurcations, the analogues of the classical fold, transcritical and Hopf bifurcations.     

永磁同步电动机的有限时间自适应混沌控制

针对永磁同步电动机（PMSM）的混沌吸引子现象以及研究中只能实现平衡状态的周期点的混沌同步控制问题,提出了一种基于自动控制理论与有限时间控制原理的零误差系统算法。首先,通过已建立的PMSM的数学模型,经过数学公式转化得到PMSM各状态变量与其预期设定值之间形成的误差系统模型;然后,利用李雅谱诺夫稳定性理论,对所形成的误差系统模型进行同步控制器与校正率的设计,并证明误差系统在有限时间内快速地收敛至零点;最后,对误差系统施加干扰量,对算法进行鲁棒性分析。理论与仿真结果表明,所提出的算法能实现误差系统到达零点后仍一直维持在零点的平衡状态,有效地抑制PMSM系统中混沌吸引子现象的产生,灵活地调整PMSM的输入输出,在确保PMSM正常运转的基础上,PMSM系统对不定性参量与外部扰动量具有良好的鲁棒特性。