环状脉冲控制下的多个混沌系统同步
脉冲控制的双向耦合混沌广义同步
Abs r c : s d o Ly p n v t b lt a d mpu sv c n r l he r g n r lz d y c r n z to o t a t Ba e n a u o sa iiy n i lie o to t o y, e e a ie s n h o iai n f bid r ci n ly c u ld h o i s se b i u sv c n r l s o sd r d n t s a e . S fi in — ie to al o p e c a tc y t ms y mp li e o to i c n i e e i hi p p r u ce t c n ii n f g n r lz d y c r n z to t e wo d fe e t c a tc y t ms r i e o d to s o e e a ie s n h o ia i n bewe n t if r n h o i s se a e g v n. Nume i a rc l smu a in b u ha tc a d h p r h o i y t ms i usr t h fe tv n s ft e t e r tc lr s ls i l to s a o tc o i n y e c a tc s se l ta e t e ef c ie e so h h o e i a e u t. l Ke y wor ds:bic u e — o pl d,g ne a i e y h o z to e r lz d s nc r nia i n,c a s,h p rc o ,i uli e c n r l ho y e — ha s mp sv o to
仿 真 结果验 证 了该 方法 的有效性 。
《2024年两个混沌系统的动力学分析及其系统控制与同步研究》范文
《两个混沌系统的动力学分析及其系统控制与同步研究》篇一一、引言混沌系统是一种复杂的非线性动态系统,其运动状态表现出对初始条件的敏感依赖性,即“蝴蝶效应”。
近年来,随着非线性科学的发展,混沌系统的研究逐渐成为了一个重要的研究方向。
本文将针对两个典型的混沌系统进行动力学分析,并探讨其系统控制与同步问题。
二、两个混沌系统的动力学分析(一)第一个混沌系统:Lorenz系统Lorenz系统是一种经典的混沌系统,由三个非线性微分方程组成。
通过对Lorenz系统的动力学分析,我们可以了解其运动轨迹、稳定性和分岔行为等特性。
该系统的运动轨迹表现出极度的复杂性,即使在微小的初始条件变化下,也会产生显著的差异。
此外,Lorenz系统还具有多种不同的稳定状态和分岔行为,这为我们的研究提供了丰富的素材。
(二)第二个混沌系统:Chua-Cichon系统Chua-Cichon系统是一种新型的混沌系统,其数学模型具有更加复杂的非线性特性。
与Lorenz系统相比,Chua-Cichon系统的运动轨迹更为复杂,分岔和稳定性分析更为丰富。
在分析Chua-Cichon系统的过程中,我们可以深入探讨其与Lorenz系统之间的异同,以及在不同条件下的运动特性。
三、系统控制与同步研究(一)控制策略与方法针对混沌系统的控制与同步问题,本文将介绍多种控制策略与方法。
包括反馈控制法、优化控制法、自适应控制法等。
这些方法可以有效地抑制混沌系统的运动复杂性和随机性,使其趋于稳定或达到某种特定的运动状态。
同时,针对不同的混沌系统,我们可以根据其特性和需求选择合适的控制策略和方法。
(二)同步技术研究在混沌同步方面,本文将探讨各种同步技术及其应用。
包括主从同步法、变结构同步法等。
这些方法可以实现不同混沌系统之间的同步,从而在通信、信号处理等领域具有广泛的应用前景。
通过实验验证和仿真分析,我们可以评估不同同步技术的性能和效果,为实际应用提供指导。
四、实验验证与仿真分析为了验证本文的理论分析结果,我们将进行实验验证和仿真分析。
《2024年度两个混沌系统的动力学分析及其系统控制与同步研究》范文
《两个混沌系统的动力学分析及其系统控制与同步研究》篇一一、引言混沌系统是一种复杂的非线性动态系统,其状态变化具有不可预测性、敏感依赖初始条件和长期行为的不规则性等特点。
近年来,随着非线性科学的发展,混沌系统的研究逐渐成为了一个重要的研究方向。
本文将针对两个典型的混沌系统进行动力学分析,并探讨其系统控制与同步的方法。
二、两个混沌系统的动力学分析(一)Lorenz混沌系统Lorenz混沌系统是一种典型的流体动力学系统,具有三维非线性微分方程描述。
通过对该系统的动力学分析,我们可以发现其状态变化具有对初始条件的敏感性、具有分岔和混沌等现象。
具体地,我们可以通过分析该系统的相图、功率谱等特征,进一步了解其动力学特性。
(二)Chua's电路混沌系统Chua's电路混沌系统是一种电子电路系统,其电路元件包括电阻、电感和非线性电容等。
该系统的动力学行为表现为复杂的混沌振荡,具有一定的应用价值。
通过对该系统的动力学分析,我们可以了解到混沌系统在不同参数条件下的动态变化情况。
三、系统控制与同步研究(一)系统控制对于混沌系统的控制,主要是通过调整系统参数或者引入外部控制信号等方式,使得系统的状态达到预期的稳定状态。
针对Lorenz混沌系统和Chua's电路混沌系统,我们可以采用不同的控制策略,如参数微调法、反馈控制法等,以实现对系统状态的稳定控制。
(二)系统同步混沌系统的同步是指两个或多个混沌系统在一定的条件下,其状态变化达到某种程度的协调和一致性。
针对两个混沌系统的同步问题,我们可以采用不同的同步方法,如完全同步法、延迟同步法等。
这些方法可以通过调整系统参数或者引入适当的控制器来实现两个混沌系统的同步。
四、实验结果与分析(一)实验设计为了验证上述理论分析的正确性,我们设计了相应的实验方案。
具体地,我们采用了数值模拟和实际电路实验两种方式来验证Lorenz混沌系统和Chua's电路混沌系统的动力学特性和控制与同步效果。
脉冲控制在参数不确定混沌同步中的应用
摘要混沌现象自被发现以来就引起了人们的广泛关注,被誉为科学界的第二次革命。
由于其具有高度非线性和初值敏感性,因此在保密通信上有着广阔的应用前景。
混沌同步的研究自然而然的成为混沌理论研究中的一大热点。
本文在绪论部分对混沌同步的应用和国内外研究现状进行了详尽的介绍。
正文首先对混沌现象进行了解释并给出了混沌系统的一些特性。
通过绪论部分对目前常用同步方法进行的比较,本文选取了脉冲控制方法来实现两个参数不确定的统一混沌系统的同步。
由于参数不确定项无法消除,故系统不能达到全局渐进稳定。
在推导上利用了Lyapunov稳定性理论得出了系统在误差界内同步的条件,实现了两系统的误差界内同步。
其误差界的大小可以人为选取且能够足够小。
本文的脉冲控制方法采用驱动与响应系统状态变量的线性反馈来作为脉冲控制信号,其控制器结构简单、方便实现、而且响应迅速。
对参数不确定系统进行同步研究更加贴近实际,可提高混沌系统在保密通信方面的应用提供理论基础。
最后通过对多个系统进行数值仿真进一步验证了该方法的有效性。
同时,也给出了脉冲间隔的上界。
关键词:统一混沌系统同步,脉冲控制,参数不确定,Lyapunov函数ABSTRACTChaos has attracted people’s attention since being discovered, also is called the second revolution in scientific community.Because chaotic system is highly nonlinear and initial value sensitivity,so the synchronization of chaotic system has broad application prospects.It naturally bacomes an important point of chaos’s research.This paper give the detailed statement that is about the application of synchronization of chaotic system and the current research at home and abroad in the introduction.The main give the reason about chaotic phenena and the characteristics of chaotic system. Through the introduction to the common part of synchonization method,this paper selecting this topic “Robust Impulsive Synchronization for a chaotic syst- em with parameter uncertainty”.The systems can not realize asympt otical stability because of the parameter uncertainty not being eliminated completely.this paper’s condition of stability is come from Lyapunov stability theory and solve the problem in error limits. The error limits can be every number that you need.An impulsive control scheme is proposed using the linear state feedback as the signal to realize the stability.The controller thus designed is simple snd easy to implement at high response speed.This problem is more practical,and the result will improve the application in chaotic secure comunnication systems.Finally,the effectiveness of the method proposed is verified theoretically and simulatively,the upper bound of the impulsedistance is given,too.Key words:Synchronization of unified chaotic system, Impulsive control,Parameter uncertainty, Lyapunov function目录中文摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1课题目的及意义 (1)1.2 混沌的概述 (2)1.2.1混沌的定义 (2)1.2.2混沌运动的基本特征 (4)1.2.3混沌吸引子 (5)1.2.4几种基本的混沌系统模型 (6)2 混沌与混沌同步 (8)2.1 国内外研究现状和应用前景 (8)2.1.1国内外研究现状 (8)2.1.2混沌的应用前景 (10)2.2 混沌保密通信 (11)3 脉冲控制简介 (13)3.1 脉冲微分方程基本理论介绍 (13)3.2 脉冲控制 (14)4 参数不确定统一混沌系统的脉冲控制同步 (15)4.1 脉冲控制器设计 (15)4.1.1问题描述 (15)4.1.2理论推导 (16)4.2 仿真结果 (20)4.2.1针对Lorenz系统的同步仿真 (20)4.2.2针对Chen系统的同步仿真 (23)4.2.3针对Lü系统的同步仿真 (26)4.2.4 扩展仿真 (29)5 结论与展望 (36)致谢 .......................................................................... 错误!未定义书签。
超混沌Chen系统和超混沌Lorenz系统的反同步
x4 = x2 x3 + rx4 ,
将其作为驱动系统·其中 , x 1 , x 2 , x 3 , x 4 为状态 变量 , a , b , c , d , r 为系统参数·当 a = 35 , b = 3 , c = 12 , d = 7 , 01085 < r ≤01798 时 , 系统 ( 5) 处于 超混沌状态·
(7) 定义 2 对于超混沌系统 (5) 和 (6) ,若存在 一个控制器 u ,在任意初始状态 ( x (0) , y (0) ) 下 , 均有
lim
t →∞
ei ( t)
= lim t →∞
yi ( t)
+
xi ( t)
= 0,
i = 1 ,2 ,3 ,4
(8)
成立 ,称超混沌系统 (5) 和 (6) 反同步·
1 问题的描述与系统模型
混沌系统是非线性系统的一种特殊情况 ,可 用如下非线性微分方程表示 :
x = f ( x , t) ,
(1)
y = g ( y , t) + u ( t , x , y) ·
(2)
其中 :系统 (1) 称为驱动系统 ;系统 (2) 称为响应系 统 ; x = [ x 1 , x 2 , …, x n ] T 与 y = [ y1 , y2 , …, y n ] T 为系统的状态变量 ; f ( x , t) 与 g ( y , t ) 为非线性 函数 ; u ( t , x , y) 为控制输入·
混沌运动是一种貌似无规则的运动 ,是非线性 动力学系统所特有的一种运动形式 ,它广泛地存在 于自然界中·近年来 ,对混沌理论的研究已成为非 线性控制理论研究的热点之一·由于混沌系统对初 值极其敏感 ,所以长期以来人们认为混沌系统是不 能 控 制 的 , 混 沌 同 步 就 更 加 不 可 能 实 现 ·自 从 Pecora 和 Carroll[1 ]在 1990 年利用电路实现混沌 同步以来 ,混沌同步受到了各个领域学者的广泛
超混沌Lorenz系统与超混沌Rossler系统的异结构同步
超混沌Lorenz系统与超混沌Rossler系统的异结构同步蒋楠【摘要】超混沌系统的异结构同步是非线性科学领域研究的一项重要内容。
基于Lyapunov稳定性理论,在参数全部未知的情况下,分别实现了超混沌Lorenz系统与超混沌Rossler系统的主动和自适应同步,并且利用数值模拟来阐释理论的有效性。
%Synchronization of hyperchaos system in different structures is an important content in research of nonlinear science .Based on Lyapunov stability theory , the active and adaptive synchronization between hyperchaotic Rossler system and hyperchaotic Lorenz system is realized in unknown parameters , and numerical simulation results are used to illustrate the effectiveness of the proposed theory .【期刊名称】《山西广播电视大学学报》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】3页(P50-52)【关键词】超混沌系统;主动同步;自适应同步;Lyapunov稳定性理论【作者】蒋楠【作者单位】山西广播电视大学,山西太原 030027【正文语种】中文【中图分类】G728引言最近几年,人们掀起了超混沌系统异结构同步研究的热潮,其中4维不同超混沌系统之间的同步问题已经成为研究者关注的一个重要研究方向。
在保密通讯应用中,由于高维非线性动力系统中通常会产生超混沌现象,即同时存在2个或2个以上的正的Lyapunov指数,故其保密性和抗破译性有了很大的改观,因此研究超混沌系统的异结构同步具有很重要的价值。
超混沌Lorenz系统同步控制
超 混沌 L rn oez系统 : l ( 2 1 , =0 一 )
2=b 1+c 2一 3+ , x 1 4
收 稿 日期 :0 2—0 0 21 2— 9
夕 = y + l2 , 3 a3 Y + Y
= 一 。 + .
() 2
基金项 目: 河南省教育厅 自然科学基金 ( 00 I0 3 ) 2 1 B 10 0 作者简介 : 王东晓( 94 )男 , 17 一 , 河北省邢 台人 , 硕士 , 郑州航空工业管理学院数理 系教师 , 主要研究方 向: 动力系统及其应用
第2 7卷第 2期
21 0 2年 4月
平 顶 山学 院学 报
Vo. 7 N . 12 o 2 Ap . 0 2 r2 1
Junl f igi sa n esy ora o n d ghnU i r t P n v i
超 混 沌 Lrn oez系统 同步 控 制
王 东晓 , 爱云 金
第 2期
王东 晓 , 金爱云 : 超混沌 L rn 系统 同步控制 oez
・3 5・
=一 5 (2 ) 一 e一: e 2 3e + 1 一 e 3; e+ I e ; ,
。
l/
I
: 曼 . f
一
再 由当 系统 处 于混沌 状态 时 , 系统状 态变 量是 有界
的, 必然存在 M> , O 使得 :
≥0 :
。 u
[ ] P yi l eiwL t r,9 0 6 ( )8 1 8 0 J .h s a R v e e 19 ,4 8 :2 — 3 . c e ts
2 4 6 8 , 0 , 2 1 4 { 6 1 B 2 9
[ ]C r l T L P cr L M. yc r in ho cc ci 2 a o , eoa Snho z gcat i ut rl ni i r s [ ] IE rnat n nCr i n ytm ,9 13 J .E E Tasci so i ut a dSs s19 ,8 o c s e
Rossler混沌系统的追踪控制与同步
, & " ( %( & ! # )) 式中 ’ , , 要 (, ) 为系统参数 * 现给定参考信号 ( + ,) 设计一个控制器 - , 使受控 )*++,-. 系统
{
・ ・ ・
, ! " #( $ % & ) $ " ! % ’$ , (’)
& " ( %( & ! # ) )% ( ,) 追踪给定的参考信号 ( , 即满足 的输出信号 ! + ,) ,>= . ( / , ). " $,
第 9’ 卷 第 " 期 &$$& 年 " 月 ($") ’$$$<#&:$ P &$$& P 9’ P $%":<$"
物
理
学
报
QRSQ TUHVWRQ VWXWRQ
X08 ", Q5.>,, &$$& Y0,8 9’, !&$$& R?>18 T?3+8 V0@8
# # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # #
( S’7’=K’/ !: 3<*<8# 655!;&’K=8’/ T-.<87&=U# &’7’=K’/ 6 "7#)(’& 655!)
3(8#&-7# 3 .)K’M #&-71=.* 7).#&)M T’#>)/ =8 U&)U)8’/ L)& #>’ SV88M’&’ 8 7>-)#=7 8+8#’TW X# =8 U&)K’/ (+ T’-.8 )L @+-U<.)K L<.7#=). 8 8+8#’T -UU&)-7> #) -.+ /’8=&’/ 8T))#> )&(=# -# -. ’YU).’.# &-#’ W A)#> #>’ 8’ML 8+.7>&)N #>-# #>=8 T’#>)/ 7-. T-1’ #>’ SV88M’&’ .=Z-#=). -./ #>’ 8+.7>&).=Z-#=). [=#> @)&’.Z’ 8 7>-)#=7 8+8#’T -&’ /=87<88’/ -8 [’MM W X. #>’ ’./,7)TU<#’& 8=T<M-#=).8 -&’ *=K’. #) =MM<8#&-#’ #>’ ’LL’7#=K’.’88 )L #>’ U&)U)8’/ T’#>)/ W *+,-./01:SV88M’&’ 8 7>-)#=7 8+8#’T,@)&’.Z’ 8 7>-)#=7 8+8#’T,#&-71=.* 7).#&)M,8+.7>&).=Z-#=). 2344:5B?B
电路实现lorenz混沌系统同步
电路实现lorenz混沌系统同步作者:郭丹伟张景波来源:《科技资讯》2015年第22期摘要:若干个耦合单元之间通过相互作用达到同步的现象在许多领域中屡见不鲜。
20世纪90年代以来,佩卡拉(L.M.Pecora)和卡罗尔(P.L.Carroll)提出相同混沌子系统间,在不同的初始条件下,通过某种驱动(或耦合),仍然可以实现混沌轨道的同步化。
该文就混沌同步的几种主要方法及这些方法的基本原理作简要的研究。
关键词:Lorenz 混沌 PC同步中图分类号:O415.5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)08(a)-0045-02同步是自然界中的一种基本现象,它通常指:至少在两个振动系统相位间的协调一致现象。
关于同步现象最早的研究可以追溯到1673年惠更斯(C.Huygens)关于耦合单摆的同步现象的观察。
实际上,若干个耦合单元之间通过相互作用达到同步的现象在许多领域中屡见不鲜。
尤其是进入20世纪90年代以来,佩卡拉(L.M.Pecora)和卡罗尔(P.L.Carroll)提出相同混沌子系统间,在不同的初始条件下,通过某种驱动(或耦合),仍然可以实现混沌轨道的同步化。
他们提出了一种混沌同步的方法(简称P——C方法),并在电子线路上首次观察到混沌同步现象。
他们的工作和OGY控制混沌的工作,极大地推动了混沌同步和混沌控制的理论研究,拉开了利用混沌的序幕。
该文仅就混沌同步的几种主要方法及这些方法的基本原理作简要的介绍。
1 Lorenz吸引子一个系统的同步是以其条件李雅普诺夫指数来衡量的,当一个系统的条件李雅普诺夫指数为负时,称系统是同步的。
Lorenz吸引子是一种典型的混沌系统,利用它可以证实以上的结论。
Lorenz系统是气象学家lorenz在研究流体是提出的动力学模型,随后人们给出了它的电路实现。
其电路图如图1所示。
在电路中,由R1、R2、R3、R4以及运算放大器1构成了一个减法器。
R5、C2以及运算放大器2构成一个积分器。
几个混沌系统的有界性及其同步研究
1960 年前后,非线性科学研究得到了突飞猛进的发展,A.N.Kolmogrov 与 V.I.Arnold 及 J.Moser 深入研究了 Hamilton 系统中的稳定性,得出了著名的 KAM 定理。1963 年,Lorenz 在美国《大气科学杂志》发表文章《确定性的非周期流》, 给出了混沌解的第一个例子。采用数值积分方法计算一个三维自治系统的初值问 题时发现,当系统参数一定时,系统自任意初始状态出发的相轨线呈现蝴蝶状态, 既不重复也无规律。Lorenz 提出一个形象的比喻:“巴西的一只蝴蝶闪动几下翅膀, 可能会改变 3 个月后美国德克萨斯州的气候”,这就是著名的“蝴蝶效应”,揭示了 混沌系统的长期行为对初值的敏感依赖性。Lorenz 的这一发现成为混沌研究的里
Keywords: chaotic system, ultimate bound, synchronization
II
重庆大学硕士学位论文
1绪 论
1绪 论
1.1 问题的研究背景
20 世纪以来,非线性系统科学得到了广泛的研究和发展,对推动现代数学、 物理学的进步起到了非常重要的作用。同时,非线性科学与其他学科相互渗透, 也促进了边缘学科和相应交叉学科的发展。
在庞加莱之后,G.D.Birkhoff 紧跟庞加莱的学术思想,在动力系统的研究中于 1917 年到 1932 年期间发表了一系列论著,建立了动力系统理论的主要研究方向: 拓扑理论和遍历理论—成为当今研究复杂系统强有力的武器[1]。
计算机网络混沌同步与吸引子分析
计算机网络混沌同步与吸引子分析计算机网络混沌同步现象已经引起了研究者们广泛的关注,它在网络通信与信息安全等领域有着重要的应用价值。
而混沌吸引子是理解混沌系统动力学行为的一种基本工具,对于混沌同步的研究也有着重要的意义。
本文将对计算机网络混沌同步与吸引子的相关研究进行探讨。
一、混沌同步的意义与方法混沌同步是指在互联网、通信网络等多个计算机网络之间实现混沌信号的相互同步。
混沌同步是指在互联网、通信网络等多个计算机网络之间实现混沌信号的相互同步。
它具有在实时应用中实现数据同步、信息加密和解密,同时由于混沌信号的随机性,还可以提高信息的安全性等多种应用。
混沌同步的研究中,一般采用两台计算机之间的通信同步模型。
其中一个计算机为主、另一个为从,主计算机发出信号,从计算机接收信号,然后从计算机按照相应的规律模拟相同的信号,使得两台计算机的输出信号可以达到同步状态。
混沌同步的方法可以分为两类:动力学方法和控制方法。
动力学方法是通过制定同步条件来实现同步,主要包括相互耦合和双向耦合两种方法。
控制方法是通过控制器对系统进行控制,实现混沌同步的过程。
控制方法相对于动力学方法来说更加适合实现复杂网络的同步。
二、混沌同步的案例分析近年来,混沌同步已经广泛应用于信息通信、加密、保密等领域,并获得了许多实际应用成功案例。
例如,混沌同步被用于保护广电数字电视节目的安全性。
通过混沌同步产生的密钥,以及对硬件和软件的保护,可以有效地防止未授权用户的访问和复制。
另外,混沌同步还被用于保护个人隐私。
系统以混沌同步为基础,通过随机化密钥生成并实现保密数据的传输。
这样对数据进行二次加密,可以有效地提高数据的安全性,同时也可以避免被窃取和篡改。
三、混沌吸引子的意义与应用混沌吸引子是指在混沌系统中出现的常态,表现为系统的运动轨迹会有限领域内打转,形成一个范围较小而且稳定的动态模式。
混沌吸引子在混沌同步的研究中具有重要的意义。
吸引子分析可以帮助我们更好地了解混沌系统的特性,研究系统自身的动力学机制,同时也有助于混沌系统同步灵敏度分析、控制参数优化等方面的研究。
《2024年两个混沌系统的动力学分析及其系统控制与同步研究》范文
《两个混沌系统的动力学分析及其系统控制与同步研究》篇一一、引言混沌系统作为非线性动力学的一个重要分支,具有广泛的应用场景和深入的研究价值。
两个混沌系统的动力学分析及其系统控制与同步研究,旨在探讨不同混沌系统的内在机制、动力学行为及其控制策略,以及如何实现两个混沌系统的同步。
本文将对这一领域进行详细的分析和探讨。
二、两个混沌系统的动力学分析1. 第一个混沌系统以Lorenz系统为例,它是一个经典的混沌系统。
通过对Lorenz系统的数学模型进行推导和分析,我们可以了解其动力学特性和行为模式。
Lorenz系统具有三个状态变量,其运动轨迹在三维空间中呈现出复杂的混沌特性。
通过分析其相图、Lyapunov 指数等动力学参数,可以进一步了解其动力学行为和内在机制。
2. 第二个混沌系统本文研究的第二个混沌系统以Chua's电路为例。
Chua's电路是一种电子电路混沌模型,通过非线性电路元件和电源等构成。
通过对Chua's电路的数学模型进行推导和分析,我们可以了解其产生混沌现象的机理和动力学特性。
此外,我们还可以分析其电路参数对混沌行为的影响,为后续的控制系统设计提供依据。
三、系统控制与同步研究1. 系统控制策略针对两个混沌系统的控制策略,本文提出了一种基于反馈控制的策略。
通过引入外部控制信号,调整系统参数,使混沌系统的运动轨迹逐渐趋于稳定。
此外,还可以采用其他控制策略,如自适应控制、模糊控制等,以实现对混沌系统的有效控制。
2. 系统同步方法两个混沌系统的同步是实现复杂系统协同工作的重要手段。
本文提出了一种基于相位同步的方法来实现两个混沌系统的同步。
通过分析两个系统的相位差,引入适当的控制信号,使两个系统的相位逐渐趋于一致,从而实现同步。
此外,还可以采用其他同步方法,如耦合振子同步、滑模控制同步等。
四、实验验证与结果分析为了验证本文提出的控制策略和同步方法的有效性,我们进行了实验验证和结果分析。
控制系统中的混沌控制与同步研究
控制系统中的混沌控制与同步研究随着技术的发展,控制系统的设计也越来越重要。
为了让控制系统能够良好的工作并达到我们想要的效果,我们需要对其进行深入研究。
其中,混沌控制与同步就是一个非常重要的研究方向。
一、混沌控制混沌现象是一种区间动态行为,具有随机性、不可预测性和非线性。
因此,传统的线性控制往往难以解决混沌控制的问题。
在混沌系统中,通过控制某些参数,就可以控制混沌现象的产生和消失。
混沌控制方法主要包括三种:反馈控制、开环控制和混沌控制。
反馈控制是一种通过输出信号与目标值之间的误差来在系统中进行控制的方法。
它适用于小幅度扰动,能够实现系统的自适应控制。
开环控制是一种固定输入控制方式,输出信号不受控制。
开环控制适用于线性系统,但在混沌系统中往往难以实现。
混沌控制则采用混沌系统本身的非线性特性来实现控制,可以实现将混沌系统转化为非混沌状态。
而混沌控制方法的实现则需要选择合适的控制器、控制算法和控制策略等。
除了上述控制方法之外,一些较新的方法,如模糊控制、神经网络控制等,也被广泛应用于混沌控制中。
这些控制方法适用于不同的混沌系统,不同的情况下选择不同的控制方法来实现混沌控制,是研究混沌控制的重要内容。
二、混沌同步混沌同步是指在两个或多个混沌系统之间实现动态行为的同步,从而达到控制混沌现象的目的。
混沌同步应用广泛,可以用于认识和控制混沌现象。
混沌同步通常有两种方式:无线同步和有线同步。
其中,无线同步是使用一些参数或变量来实现混沌系统之间的同步。
而有线同步则是通过连接线或电路实现两个混沌系统之间的同步。
控制系统中的混沌同步具有良好的应用前景。
在通信、机械控制、信息安全等方面,混沌同步的研究都有重要的意义。
三、混沌控制与同步研究的应用混沌控制与同步研究的应用非常广泛。
例如,在机械控制中,混沌同步可以应用于准确控制机器人的运动。
同时,在通信领域,混沌同步也可以用于安全传输数据。
此外,在物理学领域,混沌系统的研究也非常重要。
复杂网络Rossler混沌动态系统的同步
河北工业大学硕士学位论文复杂网络Rossler混沌动态系统的同步姓名:孟卜娟申请学位级别:硕士专业:理论物理指导教师:张旭20070601河北工业大学硕士学位论文复杂网络Rossler混沌动态系统的同步摘要网络是能够较好的反映客观世界的一种数学模型,随着科学技术的发展,人们逐渐认识到许多现实中的复杂网络既不是完全规则的,也不是完全随机的。
复杂网络便成为许多领域科学家研究的热点。
其中复杂网络的同步机制是物理领域内的一个前沿课题。
这一领域的研究能够很好的解释许多现实网络机制,有着巨大的应用潜力。
本文主要以超小世界网络模型和一个NW型小世界网络模型为研究对象,通过数值模拟来研究这网络模型上的复杂动态系统的同步问题,并用理论分析加以证实。
其主要工作如下:第一部分引入一种新的复杂网络模型—超小世界网络模型,通过数字实验成功地实现了同构超小世界网络Rossler混沌动态系统的特殊的同步,然后通过理论分析,验证同步的稳定性与鲁棒性,并得出了此模型能够实现同步的条件。
第二部分在同构超小世界网络的基础上,构造出异构超小世界网络模型,即把同构网络模型的中央节点的Rossler振子换成Lorenz振子,同样通过数值模拟仍可以实现整个动态系统的同步;最后通过理论分析加以验证。
第三部分构造一个NW型小世界网络模型,同时采用两种不同性质的耦合,发现在一定条件下此模型上的Rossler混沌动态系统可以很快达到稳定性同步。
通过理论分析,来说明它与最近邻耦合网络模型上的动力系统的区别,并验证所研究的动力系统的同步稳定性。
关键词:复杂网络,超小世界网络模型,NW型小世界网络模型,同步,稳定性分析i复杂网络Rossler混沌动态系统的同步iiSYNCHRONIZATION OF ROSSLERCHAOTIC DYNIMICALSYSTEM IN COMPLEX NETWORKABSTRACTThe network is deemed to a kind of mathematical model, because it can reflect objectiveworld really. Along with the science and technology development, people know complex network in really world gradually, and find it isn't completely regular or completely random. The complex network has become a bit hot in many research fields. The synchronization of complex network is an advancing topic in physical realm. The research of this field can explain many realistic network mechanisms accurately, there is a huge applied potential.In this paper, we first make the smallest world network model and NW small world network model as research target; pass the numerical simulation to study the synchronization problem of complex dynamical system in complex network model. Then, we confirm the result of numerical experiment by the theoretic analysis. The fundamental works are summarized as follows: In the first part, we introduce a new network model—the smallest world network model. We carry out the synchronization of the Rossler dynamical system in isomorphic model of the smallest world network by numerical experiment, then, passing the theories analysis, we can verify the synchronous stability and the robustness. Draw the condition which the network can arrive synchronization.In the second part, we make isomorphic model of the smallest world network as foundation, construct isomerous model of the smallest world network: we replace the central node with Lorenz oscillator. We research the synchronization of isomerous dynamical system by numerical simulation, and prove the result of numerical experiment by theoretical method.河北工业大学硕士学位论文The third part is mainly connected with NW small world network. We construct a NW small world by special method. Let nodes of nearest neighbor couple by both-way intercoupling, but make long-range connection couple by one-way coupling. We can find the dynamical system can carry out synchronization in some condition. Then, passing the theory proving, make out this model differs from the nearest neighbor network. And we verified the Rossler dynamical system of this model having synchronization stability.KEY WORDS: complex network, the smallest world network, NW small world network, synchronization, stability analysisiii河北工业大学硕士学位论文第一章 绪论§1-1复杂网络1-1-1研究背景近年来,随着人们对网络的不断认识,在国内外各领域内掀起了对各种复杂网络研究的热潮。
混沌系统的变时刻脉冲控制与同步
138自动化控制Automatic Control电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering●基金项目:重庆市研究生创新项目基金(CYS19322)。
非常多的非线性系统在参数和初始值满足一定条件下就会出现混沌吸引子,具有混沌吸引子的系统是比较难控制的,于是一大批学者对混沌系统的控制问题进行深入研究,他们提出了许多控制方法来镇定混沌系统的状态曲线,比如时滞反馈控制,自适应控制,脉冲控制等方法[1-3],其中脉冲控制方案只需对系统进行不连续的控制,具有成本低的优势,被很多学者所采用,比如文献[4-6],但上述文献都设定脉冲量在固定时刻注入系统,而在实际的环境中,由于多因素的影响,脉冲量很难在固定时刻注入系统,脉冲量完全可能在一个时间区间内的任意时刻注入系统,故讨论混沌系统在变时刻脉冲控制下的行为具有更实际的意义。
文献[8]的作者研究时滞线性系统在变时刻脉冲控制下的一致稳定问题,文献[9]的作者利用变时刻脉冲控制协议研究了非线性多智能体系统的一致性问题。
1 混沌系统的变时刻脉冲控制一类n 维混沌系统如下(1)这里是状态变量,是非线性向量值函数,满足,L>0。
为了方便书写,后面均将x(t)简写为x ,有变时刻脉冲控制器的混沌系统(1)为:(2)其中τk 表示脉冲产生时刻,为脉冲时窗,满足当时,有。
定理1 假设q 是(A T +A )的最大特征值,q+1+L 2=p ,d k 是C t k C k 的最大特征值,如果存在常数ξ>1满足(3)则有变时刻脉冲控制器的系统(2)渐近稳定。
证明:构造Lyapunov 函数为当时,当时,由可推出当时,混沌系统的变时刻脉冲控制与同步胡茂萍(重庆师范大学数学科学学院 重庆市 401331)当时,当时,当时,因此,对于可推出对于,由数学归纳法可得从条件(3)可以得到.所以当时,由于是一个有限常数,故当.即,所以,此时说明系统(2)渐近稳定。
电路实现lorenz混沌系统同步
同步是自然界中的一种基本现象,它通常指:至少在两个振动系统相位间的协调一致现象。
关于同步现象最早的研究可以追溯到1673年惠更斯(C.Huygens)关于耦合单摆的同步现象的观察。
实际上,若干个耦合单元之间通过相互作用达到同步的现象在许多领域中屡见不鲜。
尤其是进入20世纪90年代以来,佩卡拉(L.M. Pecora)和卡罗尔(P.L.Carroll)提出相同混沌子系统间,在不同的初始条件下,通过某种驱动(或耦合),仍然可以实现混沌轨道的同步化。
他们提出了一种混沌同步的方法(简称P——C方法),并在电子线路上首次观察到混沌同步现象。
他们的工作和OGY控制混沌的工作,极大地推动了混沌同步和混沌控制的理论研究,拉开了利用混沌的序幕。
该文仅就混沌同步的几种主要方法及这些方法的基本原理作简要的介绍。
1 Lorenz吸引子一个系统的同步是以其条件李雅普诺夫指数来衡量的,当一个系统的条件李雅普诺夫指数为负时,称系统是同步的。
Lorenz 吸引子是一种典型的混沌系统,利用它可以证实以上的结论。
Lorenz系统是气象学家lorenz在研究流体是提出的动力学模型,随后人们给出了它的电路实现。
其电路图如图1所示。
在电路中,由R1、R2、R3、R4以及运算放大器1构成了一个减法器。
R5、C2以及运算放大器2构成一个积分器。
R6、R7以及运算放大器3构成了一个倍乘器。
乘法器9实现了U和W的相乘。
乘法器10实现了U和V的相乘。
R8、R9、R10、R11、R12以及运算放大器4构成了一个加法器。
R13、R14以及运算放大器5构成了一个反向器。
R15、C2以及运算放大器6构成积分器。
R16、R17、R18、R19以及运算放大器7构成了一个减法器。
R20、C3以及运算放大器8构成了一个积分器。
其输出V(T)—T,关系如图2所示。
2 线性状态反馈同步下面讨论利用线性反馈的控制方法实现两个全同系统混沌运动的同步化。
所谓两个全同系统,这里是指一个n维动力系统),(.uxFx=(7)对它的复制品)','('.uxFx=(8)两式中的函数F有完全相同的形式,只是用带撇的变量代替了不带撇的变量(参数u可以有微小的差别)。
基于脉冲控制的不确定混沌系统的同步
基于脉冲控制的不确定混沌系统的同步胡爱花;吴昌应【摘要】研究了两个不确定混沌系统的完全同步化问题,其不确定因素是由参数扰动引起的.基于脉冲微分方程的稳定性理论和脉冲微分系统的比较理论,采用脉冲间隔变化的脉冲控制方法,推导出了其同步化的条件.以Chua's电路为例进行了数值仿真,结果与理论分析相一致.【期刊名称】《河南科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2010(031)005【总页数】5页(P51-55)【关键词】混沌;同步;脉冲控制;Chua's电路【作者】胡爱花;吴昌应【作者单位】江南大学,理学院,江苏,无锡,214122;无锡市文化广电新闻出版局,广播电视处,江苏,无锡,214001【正文语种】中文【中图分类】TP2730 前言近年来,混沌同步的应用从物理学迅速扩展到了生物学、信息科学和保密通信等领域[1-3]。
由于混沌同步在工程技术上的重要价值和较广阔的应用前景,它一直是非线性科学领域的研究热点之一。
混沌同步主要有4类[4]:完全同步、相同步、滞后同步以及广义同步。
其中,完全同步是最基本的同步形式。
所谓完全同步,是指两个相同混沌系统的相轨迹随时间渐近地趋于一致。
由于混沌系统对初始值的敏感依赖性,两个初始值不同的混沌系统很难达到完全同步。
目前,研究者们已经提出了各种各样的方法来控制混沌系统从而实现完全同步[5-7]。
然而,在实际环境中,混沌系统的参数往往会由于受到外界因素(如噪声、温度等)的干扰而在一定范围内发生波动,这样就使得原先确定的混沌系统变得不确定。
这些外界因素基本上不可避免,因此,研究不确定混沌系统的同步更具有现实意义。
针对这一问题,已经取得了一些成果,例如文献[8-9],提出可以利用滑模控制方法和自适应控制方法。
本文将应用脉冲控制方法来研究两个不确定混沌系统的完全同步化,和其他方法相比,该方法的优点在于脉冲时间离散,脉冲强度小,因此控制所需的代价小。
脉冲控制方法的数学模型是脉冲微分方程,描述的是在某些时刻以跳跃形式改变其状态的演化过程。
典型混沌系统和混沌同步的简介
2典型混沌系统和混沌同步的简介2.1典型混沌系统的介绍混沌从表述形式上大体包括两大类:以微分方程表述的时间连续函数和以状态方程表述的时间离散函数。
时间离散系统多用于扩频通信,而时间连续函数多见于保密通信之中。
介于本文主要考虑连续系统在保密通信之中的应用,这里就重点介绍连续时间混沌系统中的典型模型:Lorenz 系统、蔡氏电路、统一混沌系统。
2.1.1 Lorenz 系统混沌的最早实例是由美国麻省理工学院的气象学家洛伦兹在1963年研究大气运动时描述的。
他提出了著名的Lorenz 方程组:()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧----cz xy y xz bx y x y a x =z==。
(2-1)这是一个三阶常微分方程组。
它以无限平板间流体热对流运动的简化模型为基础,由于它的变量不显含时间t ,一般称作自治方程。
式中x 表示对流强度,y 表示向上流和向下流在单位元之间的温度差,z 表示垂直方向温度分布的非线性强度,-xz 和xy 为非线性项,b 是瑞利数,它表示引起对流和湍流的驱动因素 (如贝纳对流上下板的温度差△T)和抑制对流因素 (如(Prandtl)数粘性)之比,是系统 (2-1)的主要控制参数。
kv a =是普朗特数(v 和k 分别为分子粘性系数和热传导系数),c 代表与对流纵横比有关的外形比,且a 和c 为无量纲常数。
在参数范围为)1/()3(--++⋅>c a c a a b 时,Lorenz 系统均处于混沌态。
在混沌区域内选择系统参数a=10, b=28,c=8/3,取系统的初始状态为[x(0), y(0), z(0)]=[10, 10, 10],此时,系统为一混沌系统,系统的三维吸引子如图2.1所示,二维吸引子如图2.3所示,图2.2所示分别为分量x 、y 随时间t 的变化情况。
图2.1 Lorenz 系统的吸引子图2.2 分量x随时间t的变化情况图2.3 Lorenz系统的x-y相图总体上,Lorenz吸引子由左右两个环套而成,每个环绕着一个不动点,它实际上是一条双螺旋的曲线,就像以十分灵巧的方式交织起来的一对蝴蝶的翅膀。
利用脉冲控制实现混沌动力系统的同步
利用脉冲控制实现混沌动力系统的同步
郭增晓;张刚
【期刊名称】《聊城大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2006(019)002
【摘要】研究了混沌动力系统的同步问题.利用线性矩阵不等式理论和脉冲控制的方法,得到了关于混沌动力系统同步控制的一个充分条件.
【总页数】3页(P13-15)
【作者】郭增晓;张刚
【作者单位】石家庄学院,数学系,河北,石家庄,050035;石家庄学院,数学系,河北,石家庄,050035
【正文语种】中文
【中图分类】O231.1
【相关文献】
1.采用模糊脉冲控制实现离散混沌系统的同步 [J], 赵磊
2.利用反馈控制实现不同混沌(超混沌)系统之间的同步 [J], 薛志远;杨春德
3.利用混沌信号实现各子系统的混沌同步 [J], 王夏泉;陈勇昌
4.利用同步混沌系统和对称混沌信号实现保密通信 [J], 刘孝贤
5.利用超混沌信号调制参数实现简并光学参量振荡器混沌同步(英文) [J], 冯秀琴;沈柯
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
利用混沌信号实现各子系统的混沌同步
利用混沌信号实现各子系统的混沌同步
王夏泉;陈勇昌
【期刊名称】《物理通报》
【年(卷),期】2000(000)007
【摘要】1 引言混沌系统间的同步研究不但具有理论意义,而且实际应用涉及到诸多领域,其中重要的应用之一就是保密通信。
近年对混沌同步的研究,都是基于两子系统w与w’是全同的,本文将阐明存在另一种全新的同步方案,即利用一混沌系统s去驱动两稳定的自治系统u和v,u=f(u,s),v=h(v,s)。
这里系统u和系统v具有类似的结构,但参数与初始条件不同,我们关心的是系统u与系统v间的混沌同步行为,而不去研究驱动源与响应系统之间的同步。
依据同步的定义,定义Δu=u-v,如果limΔu→0,则称两子系统之间存在混沌同步,作为一个例子,研究混沌信号驱动下的两个激光子系统的混沌同步行为,并给出同步的条件。
【总页数】2页(P39-40)
【作者】王夏泉;陈勇昌
【作者单位】华中理工大学电信98级;华中理工大学电信98级
【正文语种】中文
【中图分类】TN918
【相关文献】
1.利用状态观测器实现超混沌信号的高精度同步 [J], 张学义;陈实如;王文武;李殿璞
2.实现标量混沌信号同步控制的神经网络方法 [J], 高金峰;王晶
3.利用自适应控制实现蔡氏电路的标量混沌信号同步 [J], 王小军;张学义;王文武;李殿璞
4.利用同步混沌系统和对称混沌信号实现保密通信 [J], 刘孝贤
5.利用超混沌信号调制参数实现简并光学参量振荡器混沌同步(英文) [J], 冯秀琴;沈柯
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
continuous functions from [−ρ, 0] to R. The system with linear ring impulsive control terms is
field neural networks and Lorenz system. Finally, some concluding remarks are given in Section 4.
2
Preliminaries
First, we consider a class of recurrently delayed system, which is described by the following set of differential equations with delays[10∼15] : x ˙ i (t) =
ZHANG Qun-li
(Department of Mathematics, Heze University, Heze Shandong 274015, China)
Abstract: The ring control approach to multi-chaotic systems synchronization based on the impulsive control theory is presented in this article. The operator differential mid-value theorem and the matrix operations are applied to them. With the help of Gronwall Inequality, the controller is thus obtained according to the jumped impulsive response. The global synchronization of multi-chaotic systems via ring impulsive control is derived. Finally, the simulation results of a typical time-delay chaotic Hopfield neural networks and chaotic Lorenz system demonstrate that the proposed approach is effective and feasible, and has strong robust performance. Key words: ring impulsive control; chaos synchronization; Gronwall Inequality; time-delay Hopfield neural networks; Lorenz system CLC number: TP273 Document code: A
−ci xi பைடு நூலகம்t) +
n j =1
n j =1
aij fj (xj (t)) +
bij fj (xj (t − τij )) + ui , i = 1, 2, · · · , n, (1)
or, in a compact form:
x ˙ (t) = −Cx(t)+ Af (x(t))+ Bf (x(t − τ ))+ U, (2)
y ˙ n (t) = −Cyn (t) + Af (yn (t))+ Bf (yn (t − τ )) + U, t = tk , k = 1, 2, 3, · · · , ∆yn (t) = B1k (y1 (t) − yn (t)), t = tk , y (t+ ) = y , n0 n 0
No.2
ZHANG Qun-li: Synchronization of multi-chaotic systems via ring impulsive control
227
weight matrix, B = (bij )n×n is the delay weight matrix, U = diag{u1 , u2 , · · · , un }T ∈ Rn is the input vector function, τ (r) = (τij ) with the delays τij > 0(i, j = 1, 2, · · · , n), and f (x(t)) = (f1 (x1 (t)), f2 (x2 (t)), · · · , fn (xn (t)))T . The initial conditions of (1) are given by xi (t) = φi (t) ∈ C ([−ρ, 0], R) with ρ = max τij , C ([−ρ, 0], R) denotes the set of all
环状脉冲控制下的多个混沌系统同步
张群力
(菏泽学院 数学系, 山东 菏泽 274015)
摘要: 针对多个混沌系统同步问题, 提出了一种基于脉冲控制理论环状控制方法. 利用微分算子中值定理和矩阵 运算, 通过Gronwall不等式和跳跃的脉冲响应设计控制器, 从而推导出了环状脉冲控制下多个混沌系统全局同步. 典型的时滞混沌Hopfield神经网络和Lorenz混沌系统仿真结果表明, 该方法有效、 可靠, 且具有强鲁棒性. 关键词: 环状脉冲控制; 混沌同步; Gronwall不等式; 时滞Hopfield神经网络; Lorenz系统
1 i,j n
Where e1 = y2 − y1 , e2 = y3 − y2 , · · · , en−1 = yn − yn−1 , en = y1 − yn . Using the operator differential mid-value theorem[16,17] , we have e ˙ 1 (t) = −Ce1 (t)+ A 1 ∂f (βy2 (t)+(1 − β )y1 (t)) dβ · e (t)+ 1 0 ∂y1 (t) 1 ∂f (βy (t − τ )+(1 − β )y (t − τ )) 2 1 B dβ · 0 ∂y ( t − τ ) 1 e1 (t − τ ), t = tk , k = 1, 2, 3, · · · , ∆e1 (t) = B2k e2 (t) − B1k e1 (t), t = tk , e1 (t+ 0 ) = e10 , e ˙ 2 (t) = −Ce2 (t)+ A 1 ∂f (βy3 (t)+(1 − β )y2 (t)) dβ · e (t)+ 2 0 ∂y2 (t) 1 ∂f (βy (t − τ )+(1 − β )y (t − τ )) 3 2 B dβ · 0 ∂y ( t − τ ) 2 e2 (t − τ ), t = tk , k = 1, 2, 3, · · · , ∆e2 (t) = B3k e3 (t) − B2k e2 (t), t = tk , e2 (t+ 0 ) = e20 , . . . e ˙ n (t) = −Cen (t)+ 1 ∂f (βy (t)+(1 − β )y (t)) 1 n A dβ · en (t)+ 0 ∂yn (t) 1 ∂f (βy (t − τ )+(1 − β )y (t − τ )) 1 n dβ · B 0 ∂y ( t − τ ) n en (t − τ ), t = tk , k = 1, 2, 3, · · · , ∆en (t) = B1k e1 (t) − Bnk en (t), t = tk , en (t+ 0 ) = en0 , (4) where
1 Introduction
Since its introduction by Pecora and Carrol[1] in 1990, chaos synchronization of coupled systems is of great practical significance and has aroused great interest in recent years[2∼6] . However, most synchronization is realized between two chaotic systems. The problem for the chaotic synchronization control is proved to have many applications[7∼9] . In this paper, the synchronization problem for multi-chaotic systems will be considered by designing linear ring impulsive error control terms and using impulsive control theory with the help of the operator differential mid-value theorem and Gronwall Inequality. This paper is organized as follows. Some preliminaries are given in Section 2. Section 3 deals with multichaos synchronization. The theoretical results and simulations are applied to typical time-delay chaotic HopReceived date: 2009−06−30; Revised date: 2009−09−09.