一类非自治电路快慢动力学行为的数值仿真

基于四阶分段线性电路的分岔探讨了系统在周期激励下的复杂动力学行为。从理论上分析了与该非自治电路相应的自治系统平衡点的稳定性及其演化条件。进而引入周期激励,自治条件下的所有平衡态将被扭扩为相应的转化形式,当外激励频率与其固有频率相比存在量级上的差异时,系统存在明显的快慢效应。通过数值计算得出了非自治系统动力学行为演化的过程和特点,由分岔的角度分析了系统快慢效应产生的机制。仿真结果与理论分析基本符合,在一定程度上证明了分析方法的有效性。     

用微分求积法分析输液管道的非线性动力学行为

将微分求积法(Differential Quadrature Method,简称DQM)应用于输液管道的非线性动力学分析,采用此法研究了受非线性约束输液管道的分岔现象和混沌运动问题.从悬臂输液管道模型出发,利用微分求积法形成管道的动力学方程.以分岔图、相平面图、时间历程图和Poincare映射等分析手段考察了系统参数(管内流速)变化对管道振动形态的影响.结果表明,在所研究的系统中存在出现倍周期分岔现象和混沌运动的参数区域,这与前人的研究成果具有一致性.这为一类结构的非线性动力响应问题提供了一种新的研究思路.     

一类非线性波方程尖波解及其动力学性质的分析

应用动力系统分岔理论和定性理论研究了一类非线性DegasperisProcesi方程的行波解及其动力学性质,并结合可积系统的特点,利用哈密尔顿系统的能量特征,通过Maple软件绘出其相轨图,再根据行波与相轨道间的对应关系,揭示了不同类型的行波解间的转变与参数变化的关系,并且给出了不同行波间相互转换的参数分岔值,从根本上解释了Peakon产生的原因.数值模拟验证了该方法的正确性.最后给出了相应行波解的表达式.     

三变量CSTR化学反应的复杂动力学行为分析

分析了一类三变量CSTR化学反应体系的动力学行为.用数值模拟的方法讨论了系统平衡态随参数变化的过程.给出了各种分岔模式及其相应的转迁集.分析发现系统平衡点通过Hopf分岔产生周期振荡现象,并进一步由倍周期分岔导致混沌.结合CSTR反应釜的反应过程,阐述了随着入料溶液中各成分比例含量的变化,整个化学系统中反应系数和反应速率从稳定阶段产生周期性变化,最后出现无规则性的化学振荡.     

部分充液卫星的非线性稳定性和动力学分析

针对简化了的部分充液卫星模型,分析了系统的非线性稳定性,指出了系统发生Hopf分岔的临界参数,并用中心流形方法研究了其稳定性．最后,通过相平面轨迹和基于最大Lyapunov指数的参数图,分析了系统的非线性机制．     

减速带激励下汽车的非线性振动特性分析

研究了在减速带激励下具有磁流变阻尼器悬架系统汽车的非线性动力学行为.汽车采用七自由度模型,磁流变阻尼器采用Sigmoid模型.根据第二类Lagrange方程建立了汽车振动微分方程,并采用四阶Runge-Kutta法进行了数值仿真.首先以减速带高度为参数对汽车运动进行分岔分析,然后通过时间历程图、相位图、Poincaré截面分析了汽车在不同减速带高度时所呈现的不同运动形式,得到了系统发生混沌运动时减速带的高度范围,并分析了系统经拟周期运动通向混沌运动的途径.研究结果为汽车平顺性控制和安全性设计提供了理论指导.     

考虑非线性轮轨关系的高速客车横向动力学研究

随着列车运行速度的提高,高速客车横向稳定性一直是近年来研究的热点. 建立 9 自由度半车数学模型,利用数值方法对该系统的横向稳定性与分岔问题进行了研究,得到车辆系统发生蛇行运动时的临界速度及分岔后各运动状态的转变过程. 结果表明系统超过临界速度后会发生复杂的动力学行为,包括单周期、两周期、混沌运动等,并且由对称向不对称,最后再向对称运动转化.     

时滞速度反馈对一类双边电容型微谐振器系统复杂动力学行为的控制

本文考虑一类双边电容型微谐振器,提出在系统直流偏置电压上施加时滞速度反馈实施控制其复杂动力学行为.通过引入新变量解析表达同异宿轨道,在此基础上研究时滞反馈抑制该系统全局分岔的机理及其控制效果.发现时滞速度反馈对控制微结构吸合不稳定非常有效,却并不适用于控制混沌.本文研究在提高静电驱动微机械振动系统的动完整性上具有潜在的...     

时滞动力学与控制研究进展

与一般动力系统不同,无穷维时滞系统的研究方法并不成熟,使得时滞系统的分析和控制都很困难.与此同时,时滞广泛存在于包括神经网络、人工智能、机械加工、多智能体、机器人控制等众多领域,使得时滞动力学与控制的研究至关重要.因此,本专刊聚焦时滞引起的稳定性、非线性动力学和控制问题,着重讨论了神经、网络、机械和减振等领域的时滞动力学问题,希望能为相关领域的学者提供一些借鉴和参考.     

复杂非线性电路系统的动力学方程模型

Lagrange和Hamilton运动方程是分析力学的基本原理之一和方法论。应用Lagrange和Hamilton原理建立复杂非线性电路保守动力学方程模型是一种形式化可行的方法。对非保守的动力学系统,定义描述电路系统的荷控支路和链控支路的微观结构概念,应用Hamilton结构的方法,可以得到与La-grange结构等价的方程组;考虑大规模电路系统的复杂性,依据电路系统荷控支路和链控支路微观结构的概念,给出具有控制参量的Lagrange和Hamilton函数,以及具有相应关联矩阵和联接矩阵形式的Lagrange和Hamilton的动态方程;分析了保守和非保守复杂系统拓扑结构关系的描述和其动力学系统的建模,其建模过程具有规范性和方程具有对称性。虽然数学推导过程繁琐,但适合于计算机辅助形式化分析;基于Hamilton方法建立的电路模型为一阶微分动态方程组,特别适合进行理论分析和数值仿真计算。     

Dynamical analysis of bursting oscillations in the Chay-Keizer model with three time scales

Based on the Chay-Keizer model with three time scales, we investigate the role of the slowest variable in generating bursting oscillations in pancreaticcells. It is shown that both of the two slow processes can interact to drive fast, medium and slow bursting oscillations typically observed in pancreaticcells. Moreover, diverse patterns of electrical bursting are presented, including the fold/fold bursting, fold/homoclinic bursting, fold/Hopf bursting via fold/fold hysteresis loop, and the fold/fold burstin...     

一类具有时滞和非线性发生率的SIRS传染病模型稳定性与Hopf分岔分析

研究了一类具有时滞及非线性特性发生率的SIRS传染病模型,首先利用特征值理论分析了无病平衡点和地方病平衡点的局部稳定性;并以时滞τ作为分岔参数,分析了模型的Hopf分岔行为,运用中心流形定理和规范型理论给出了分岔方向及分岔周期解稳定性的计算公式;最后,数值模拟验证了理论分析结果.     

具时滞的非线性纵向飞行模型稳定性和分支分析

研究一类具有时滞的非线性飞行模型的稳定性和分支问题。首先考虑数据测量的时间延迟,给出了含时滞的大迎角纵向多项式飞行模型;然后应用泛函微分方程Hopf分支理论和中心流形等非线性方法给出了该模型稳定性和分支的解析分析,得到了由时滞引起的Hopf分支存在条件、分支点计算公式以及分支周期解的稳定性判别准则;最后利用所得结论进行了飞行实例分析,分析结果表明,数据测量延时可能会引起飞行稳定性的改变,而且延时超过一定临界值时将产生Hopf分支,出现纵向周期振荡,其结论具有实际参考意义。     

几何非线性损伤粘弹性中厚板的动力学行为分析

根据Timoshenko几何变形假设和Boltzmann叠加原理,推导出控制损伤粘弹性Timoshenko中厚板的非线性动力方程以及简化的Galerkin截断方程组;然后利用非线性动力系统中的数值方法求解了简化方程组．通过分析可知,板在谐载荷的作用下,具有非常丰富的动力学特性．同时研究了板的几何参数、材料参数及载荷参数对损伤粘弹性中厚板动力学行为的影响．     

一种复非线性系统的动力学特性和同步分析

本文介绍一种新复非线性系统并研究它的动力学特性(包括不变量、耗散度、平衡和稳定性、Lyapunov指数、混沌行为、混沌吸引子),以及该系统产生混沌的必要条件,发现在一定参数条件下,系统存在2个或4个螺线形混沌吸引子,通过研究驱动系统和响应系统的关系,导出了混沌同步的控制函数显式表达式.Lyapunov函数分析证明,系统误差是渐近稳定的,控制函数可以使主动系统和响应系统完全同步.     

一类二阶时延神经网络的分岔分析和控制

讨论了一类二阶时延网络系统的非线性特性,应用线性化稳定性和分岔理论,提出了该系统从稳定到分岔的条件.结论指出利用延迟时间可以进行分岔控制、极限环幅值控制等,并给出了仿真的具体实例.     

时滞反馈Liu系统的动力学行为

研究了具有时滞反馈项作用的Liu系统.文中针对两种典型的时滞反馈情形,着重分析了时滞参数对系统动力学行为的影响.研究结果表明,当Liu系统存有时滞反馈时,其动力学行为将变得异常丰富;时滞参数的改变可引起系统复杂的动力学演化.此外,数值计算还发现了时滞Liu系统的虫洞吸引子.     

受控旋转弹飞行动力学建模和稳定性分析

选取带有控制系统的旋转弹为研究对象,考虑到控制环节不可避免的时滞及气动非线性效应,从理论上进一步完善了旋转弹动力学模型.从模型的特征方程出发,以时滞、控制增益为分岔参数,对系统的零平衡点稳定性进行了分析,得到平衡点失稳后发生Hopf分岔的临界参数值,并在理论预测的情况下数值模拟了攻角和侧滑角在不同情况下的失稳情况以及Hopf分岔周期解振幅随分岔参数的变化情况.数值结果表明了理论预测的正确性,时滞虽未改变旋转弹锥形运动方式,但是却大幅度的减小了稳定飞行控制增益的取值范围,因此在旋转弹姿态稳定性系统设计过程中时滞的影响不可忽略.     

Stability and L∞‐gain analysis for a class of nonlinear positive systems with mixed delays

This paper addresses the asymptotic stability and L_∞‐gain analysis problem for a class of nonlinear positive systems with both unbounded discrete delays and distributed delays. With the assumption that the nonlinear function is strictly increasing, we first give a characterization on the positivity of the nonlinear system. Then, with some mild assumptions on the delays, a necessary and sufficient condition to ensure the asymptotic stability is presented. Moreover, an explicit expression of the L_∞‐gain of such nonlinear positive systems is given in terms of the system matrices. Finally, a numerical example is given to illustrate the theoretical results. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Small gain problem in coupled differential‐difference equations,time‐varying delays,and direct Lyapunov method

This article presents a Lyapunov–Krasovskii formulation of scaled small gain problem for systems described by coupled differential‐difference equations. This problem includes H_∞ problem with block‐diagonal uncertainty as a special case. A discretization may be applied to reduce the conditions into linear matrix inequalities. As an application, the stability problem of systems with time‐varying delays is transformed into the scaled small gain problem through a process of either one‐term approximation or two‐term approximation. The cases of time‐varying delays with and without derivative upper‐bound are compared. Finally, it is shown that similar conditions can also be obtained by a direct Lyapunov–Krasovskii functional method for coupled differential‐functional equations. Numerical examples are presented to illustrate the effectiveness of the method in tackling systems with time‐varying delays. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.