一类离心调速器的Hopf分岔及其混沌控制

研究了受外部扰动的离心调速器系统的复杂动力学行为。通过系统运动的拉格朗日方程和牛顿第二定律,建立了离心调速器系统的动力学方程,应用Lyapunov直接方法分析了该系统平衡点的稳定性。利用相图分析了系统超混沌吸引子的特性,通过Poincaré截面和Lyapunov指数研究了系统的超混沌行为,通过仿真系统的分岔图和相图分析了系统通向混沌的道路,并且验证了该系统的分岔图与Lyapunov指数谱是完全吻合的。通过对系统施加非线性反馈控制器,并选取合适的反馈系数,可以获得各种不同的所需的稳定周期轨道。对受外部扰动的离心调速器系统施于此控制,计算机数值模拟结果表明,这种控制方法简便有效,控制范围广。     

一类两自由度分段线性非光滑系统的分岔与混沌

研究了一类两自由度分段线性非光滑系统周期运动的分岔现象和混沌行为.求出系统在各分界面处的切换矩阵,应用Floquet理论分析了该系统周期运动发生Neimark-Sacker分岔和倍化分岔的条件,然后建立Poincare映射,通过数值方法进一步揭示了系统发生的Neimark-Sacker分岔,倍化分岔和亚谐分岔现象.对该系统分岔和混沌的研究,有助于工程中此类弹性碰撞系统的优化设计.     

非光滑分岔的映射分析

摘要 非光滑因素在自然界和工程领域中广泛存在,应用动力系统的理论进行统一研究具有重要的意义。非光滑系统不仅可能发生光滑系统的各种常规分岔,而且还可能发生一些光滑系统所不具备的特有分岔,统称为非光滑分岔。这类分岔对系统的动力学行为具有重要影响,并提供了更多通向混沌的路径,是非光滑动力学研究的热点和难点。     

一类含间隙系统的分岔与混沌的形成过程

用变步长四阶Runge-Kutta法,通过对一类单自由度含间隙系统一组系统参数的仿真,首次证明了单自由度含间隙系统中不仅存在叉式分岔、倍周期分岔,而且还存在Hopf分岔,并且给出了发生Hopf分岔的具体系统参数以及Hopf分岔与混沌的形成过程。对其分岔与混沌行为的研究为工业实际中含间隙机械系统和冲击振动系统的优化设计提供了理论依据。     

一个五维超混沌系统Hopf分岔控制

本文以五维超混沌类Pan系统为研究对象,根据高维Hopf分岔理论和Routh-Hurwitz理论,分析了系统非零平衡点的稳定性,以及分岔解稳定性．采用Washout控制法,对系统设置非线性控制器进行Hopf分岔和稳定性控制．经过分析分别得到了分岔参数、稳定性参数与控制参数之间的对应关系．从对应关系可以得出,通过调节控制器的控制参数,可以使系统分岔参数、稳定性参数发生改变,即可实现系统Hopf分岔发生延迟,分岔解稳定性范围发生变化．数值仿真验证了理论分析的正确性．     

一类三自由度含间隙系统的分岔与混沌

通过对工程中一种三自由度弹簧摇床的建模,选择一个碰撞界面作为Poincaré映射的截面,解析法和数值法相结合,证明三自由度含间隙系统通向混沌的道路不仅有典型的倍周期道路、拟周期道路和阵发性混沌,而且还存在包含Neimark-Sacker分岔的倍周期道路、包含叉式分岔的倍周期道路等复杂的混沌演化过程。对该系统分岔与混沌行为的研究,为工程实际中含间隙机械系统和冲击振动系统的优化设计提供了依据。     

碰撞振动系统四阶共振下的Hopf分岔和次谐分岔

建立了一类三自由度含间隙碰撞振动系统的力学模型,求解了系统六维n?1周期运动的周期解及其Poincaré映射。通过理论分析和数值模拟相结合的方法,分析了该系统在强共振点附近,系统两参数控制的局部动力学行为。即在两参数平面上共振点的附近变化两控制参数,进行数值模拟并划分两参数平面的拓扑区域;分析了以“四方形”和“四叶形”异宿轨道为特征的存在于强共振点附近的Hopf分岔不变圈和次谐分岔4?4周期运动,并进一步分析了四阶次谐分岔向混沌的演化过程。     

一类时滞分数阶计算机病毒模型的Hopf分岔控制研究

研究了一类时滞分数阶计算机病毒模型Hopf分岔的控制问题。在非受控系统的第一个方程中引入周期脉冲时滞反馈控制器,采用半解析半数值的方法证明了受控系统与其线性化平均系统在一定意义下的等效性,并以此作为理论基础,采用线性化方法和分数阶Laplace变换推导受控系统发生Hopf分岔的临界值,得到系统的稳定域范围以及稳定域随控制器参数的变化情况。结果说明通过调节增益参数值,可有效的延迟系统Hopf分岔的发生。最后,通过恰当的数值模拟验证了理论分析的正确性和可行性,并对比了不同控制增益参数对系统稳定域的影响。     

冲击钻进系统的亚谐振动与分岔

建立了一类冲击钻进系统的力学模型,分析了两类周期碰撞运动的规律和转迁过程,给出了判定系统发生钻进运动的条件,并采用数值计算的方法分析了系统的动力学行为和系统参数对系统钻进效果的影响。塑性碰撞振动系统的部件在碰撞后呈现“同步”或“非同步”运动,导致该类系统的冲击映射具有分段不连续性;碰撞部件的擦碰接触导致系统的冲击映射具有擦边奇异性。塑性碰撞振动系统冲击映射的分段不连续性和擦边奇异性导致该类系统的周期碰撞运动发生非常规分岔。结果表明：Grazing分岔导致n??p运动直接转迁为复杂的长周期多冲击或无规则冲击运动;当激振频率? 在周期1?1运动的冲击速度峰值附近时,质块M1的瞬时冲击速度最大,系统的钻进效果最好。     

新非光滑离散混沌系统压缩与脉冲控制

通过理论分析和数值试验,研究了由连续帐篷微分方程离散化所得新非光滑离散混沌系统在参数小于1时的动力学性质,设计了压缩反馈控制和非线性脉冲反馈控制两种混沌控制方案.结果表明:该系统在参数小于2时具有不同于倍周期分岔机制的混沌突发现象.设计的控制器能把该系统由混沌态稳定到1,2,4,5,6,8,10,12等周期态.控制器的可行性、有效性及鲁棒性通过数值试验得到证实.     

惯性式冲击振动落砂机周期运动的Hopf分叉

研究了惯性式冲击振动落砂机由周期运动失稳而产生 Ｈｏｐｆ 分叉的问题。首先利用中心流形定理将该模型的 Ｐｏｉｎｃａｒé映射简化成两维的,然后根据平面 Ｒ２ 上映射的 Ｈｏｐｆ分叉定理研究此系统 Ｈｏｐｆ 圈的存在性,最后通过数值模拟获得由 Ｐｏｉｎｃａｒé截面上不变圈所表示的系统拟周期响应。     

高维映射的Hopf分叉分析及其在冲击振动系统中的应用

应用中心流形范式方法研究了高维映射方程在非共振和弱共振情况下的 Ｈｏｐｆ 分叉问题,计算了中心流形,给出了映射的降维过程和简化方程,将 Ｒ２ 映射的 Ｈｏｐｆ分叉理论推广到了高维映射。应用该方法分析了一类两自由度冲击振动系统周期运动 Ｈｏｐｆ 分叉的存在性,并用数值方法得到了该冲击系统的拟周期响应及其向混沌的演化过程     

非线性振荡系统的Hopf分叉幅值控制

研究了非线性连续系统Ｈｏｐｆ分叉的状态反馈控制方法,提出了Ｈｏｐｆ分叉幅值可控性的概念,获得了平面系统Ｈｏｐｆ分叉所产生的极限环幅值可控的充分条件,在此基础上采用非线性状态反馈控制来抑制Ｈｏｐｆ分叉引起的自激振动。数值仿真结果表明：Ｈｏｐｆ分叉控制是非线性振荡系统控制的一种切实有效的方法。     

非线性转子—密封系统的稳定性和Hopf分叉

采用Ｍｕｓｚｙｎｓｋａ密封力模型分析单圆盘平衡转子－密封系统的线性化稳定性与系统参数的关系。理论分析表明，平衡点失稳导致系数产生Ｈｏｐｆ分叉，利用Ｐｏｏｒｅ的代数判据确定了转子Ｈｏｐｆ分叉解的分叉方向和周期轨道的稳定性，数值模拟验证了理论分析结果。     

Generalized Hopf bifurcation in a class of planar switched systems

This article presents an analysis on a generalized Hopf bifurcation in a class of planar switched systems with the phase portraits of the subsystems being locally those of similarly oriented foci at the origin, where the appearance or disappearance of a periodic orbit is not due to the crossing of complex conjugate eigenvalues of the linearization of smooth subsystems through the imaginary axis, but due to the switching law between these smooth subsystems. The mechanism of the generalized Hopf bifurcation dealt with in this article is of significance from switched systems point of view.     

一类具有食饵恐惧和避难所的反应扩散捕食模型的稳定性与 Hopf 分支

在捕食生态系统中,恐惧因子和食饵避难所都有重要的作用。为此,对一类带恐惧因子和食饵避难所的捕食-食饵反应扩散模型进行了研究。通过分析平衡点特征方程,得到了平衡点的局部渐近稳定性;将不受保护食饵比例作为分支参数,给出了正平衡点 Hopf 分支存在的条件。结果表明：避难所的存在会导致 Hopf 分支,产生空间齐次周期解。扩散的加入会产生新的Hopf分支点,产生空间非齐次周期解。这说明通过设立适当的食饵避难所或者减小捕食者的扩散,有助于物种共存。最后,利用 Matlab 进行数值模拟验证了所得的结论。     

带有轴承间隙的裂纹转子分叉与混沌特性

在考虑到轴承间隙的同时构造了开闭裂纹转子系统的动力学模型,依据此模型对裂纹转子的非线性特性进行了分析,结果表明,转子系统不但具有周期和拟周期解,而且还出现了分叉和混沌等非线性动力学现象。同时,对带有轴承间 裂纹转子所表现的特异症状进行了研究,其结果可用于旋转机械的故障诊断。