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早在上世纪中期,就有人预言,混沌学将引领人类进入一场新的科技革命。非线性动力学的发展衍生出了一批又一批的学科分支,非线性电路应运而生。非线性电路是线性电子电路的集大成者,它是非线性学科与电路领域的交叉,非线性电路也具有一般电路的特性,比如精确控制和测量,因此它在非线性电路模拟和混沌分析、控制等方面具有很大的应用前景。由于电路通常又都比较容易精确控制和测量,非线性电路很自然地就成了模拟各种非线性动力系统和研究混沌的有力的工具。而混沌现象有时有害,有时有益,对我们有害的混沌现象要消除它,但是对我们有益的混沌现象要利用它。本文在对已有广义蔡氏电路进行分析和控制的基础上,通过引入一个电压周期变化的电源,构造出了一个新的振荡电路。根据washout滤波器控制原理构造受控系统,比较控制前后的电路特性。事实上,之前的两个系统所表现出的hopf分岔、混沌吸引子、混沌危机等行为在受控后基本消失,达到了控制的目的。 本文主要研究内容如下: (1)简要地介绍非线性电路研究的发展过程及其国内外现状,最后,提出本文选题的目的、意义及其目前在该领域存在的问题。 (2)介绍了分岔的定义以及混沌等方面的基本内容。分析了OGY混沌控制方法的特点,通过washout滤波器控制与传统OGY方法的对比发现,前者在许多方面要优于后者,弥补了OGY控制方法的部分空白。 (3)针对一个四维自治振荡电路进行动力学行为的分析和控制。首先,引进一个四阶自治的广义蔡氏电路,初步分析了系统的平衡点和分岔集。接着,又在给定部分参数的基础上,分析四维自治振荡系统关于电阻R1变化的动力学行为。通过相图、分岔图、庞加莱截面和时间响应图的研究发现,系统具有丰富的动力学行为,并且在混沌形成的过程中伴随着混沌危机。最后,研究受控系统。通过Matlab数值仿真分析我们发现,利用washout滤波器能够很大程度地改变系统的特性,使其进入稳定状态,达到了混沌控制的目的。通过Multisim电路软件的物理仿真实验,构造出了受控前后的电路图,并且在示波器上得到了和数值仿真一致的实验结果,更进一步说明了控制器的有效性。 (4)针对一个四维非自治振荡电路进行动力学行为的分析和控制。在四维自治振荡电路的基础上,通过引入一个周期变化的电压源,构造了一个新的广义蔡氏电路。在给定部分参数的情况下,分析了系统随参数R1变化的动力学演化过程。通过分析系统的相图、分岔图、庞加莱截面图等发现系统具有丰富的概周期特性,并且在混沌的演化过程中伴随有混沌危机的出现。最后,通过对受控系统的分析,发现washout滤波器直接消除了系统在小范围内的混沌现象,达到了很好的控制效果。