动力系统的混沌反控制与同步研究

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自从1963年Lorenz在一个三维自治系统中发现第一个混沌吸引子以来,混沌的研究已经成为一个重要的研究课题。由于混沌系统对初值的极端敏感性,使得长期以来人们认为混沌是一种有害的运动形式。因此在过去的几十年里,许多研究学者致力于寻找抑制和控制混沌的新方法。随着科技的进步,人们发现混沌在许多场合具有良好的应用前景,比如信号发生器的设计、保密通信、液体混合等。近来,使得一个非混沌系统产生混沌行为或者增强已有混沌系统的混沌程度即混沌反控制,引起了人们的广泛关注。  本文对混沌反控制理论进行了深入研究,其主要贡献如下:  首先,提出了一个新的混沌系统,并研究了其基本的动力学行为。利用反馈控制方法,分别设计了线性和非线性反馈控制器。基于Lyapunov稳定性理论,得到了控制混沌到不稳定平衡点的充分条件。理论分析和仿真结果验证了该方法的有效性。  其次,研究了所提新混沌系统的同步问题。当系统参数已知时,采用广义同步方法实现了该混沌系统同步。然后,结合Lyapunov稳定性理论和自适应控制技术,设计了自适应控制器及参数自适应律,对参数不确定的混沌系统进行同步控制,同时推导出了该混沌系统达到自适应同步的充分条件,并给出了严格的证明。数值仿真结果表明了该自适应同步方法成功实现了系统状态同步和系统不确定参数的辨识。  最后,研究了一类非线性链系统的混沌反控制问题。从混沌反控制的本质出发,通过引入跟踪控制方法,分别设计了单输入和多输入的非线性反馈控制器,使链系统跟踪给定的参考混沌系统轨迹,从而实现链系统的混沌化。
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