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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 面向工程的混沌系統(tǒng)的建模、分析與控制
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 項(xiàng)目針對(duì)工程中實(shí)際問題建立非線性數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行詳盡的非非線性動(dòng)力學(xué)分析，給出系統(tǒng)穩(wěn)定區(qū)域的參數(shù)范圍。而且，也從理論的角度中提出了新的、有特征的混沌系統(tǒng)，用模擬電路驗(yàn)證其存在性，并進(jìn)行了有效的控制，還將控制方法應(yīng)用到機(jī)械系統(tǒng)和水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及能源系統(tǒng)等非線性數(shù)學(xué)模型中。進(jìn)一步的，提出了適合于一類參數(shù)不確定的混沌系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法。
- 詳細(xì)介紹：
- 項(xiàng)目對(duì)工程實(shí)際問題的非線性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行復(fù)雜動(dòng)力學(xué)分析，給出系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)范圍，并對(duì)處于混沌態(tài)的系統(tǒng)提出有效的控制方法，控制系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。 我們不僅從理論的角度提出了新的、有特征的混沌系統(tǒng)，用模擬電路驗(yàn)證其存在性，并對(duì)其進(jìn)行了有效的控制，同時(shí)將控制方法應(yīng)用到機(jī)械系統(tǒng)、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和能源系統(tǒng)等工程中。最后，提出了適合于一類參數(shù)不確定的混沌系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法。 1．發(fā)現(xiàn)了新的混沌系統(tǒng)，并用模擬電路實(shí)現(xiàn)，為其在保密通信領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)； 2．對(duì)工程實(shí)踐中的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行了建模和分析，并有效的控制處于混沌態(tài)的系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)； 3．提出了一種新的適合于一類混沌系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制法。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 對(duì)工程實(shí)際問題的非線性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行復(fù)雜動(dòng)力學(xué)分析，給出系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)范圍，并對(duì)處于混沌態(tài)的系統(tǒng)提出有效的控制方法，控制系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 從理論的角度提出了新的、有特征的混沌系統(tǒng)，用模擬電路驗(yàn)證其存在性，并對(duì)其進(jìn)行了有效的控制，同時(shí)將控制方法應(yīng)用到機(jī)械系統(tǒng)、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和能源系統(tǒng)等工程中。最后，提出了適合于一類參數(shù)不確定的混沌系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 1．發(fā)現(xiàn)了新的混沌系統(tǒng)，并用模擬電路實(shí)現(xiàn)，為其在保密通信領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)； 2．對(duì)工程實(shí)踐中的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行了建模和分析，并有效的控制處于混沌態(tài)的系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)； 3．提出了一種新的適合于一類混沌系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制法。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)如機(jī)械系統(tǒng)、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等進(jìn)行建模，進(jìn)而通過相軌跡圖、Lyapunov指數(shù)圖、Poincare映射圖等復(fù)雜動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行分析，并提出或改進(jìn)自適應(yīng)控制、線性反饋控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制等對(duì)處于混沌態(tài)的系統(tǒng)進(jìn)行控制，都能很好的控制系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，為工程中的混沌系統(tǒng)控制提供理論支持。最后，提出一類參數(shù)不確定的分?jǐn)?shù)階混沌系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制，該控制方法具有很好的魯棒性，且控制的過渡過程較好。
獲獎(jiǎng)情況
- 1. 陳海濤, 陳帝伊, 申滔, 馬孝義. 只含一個(gè)非線性項(xiàng)的超混沌系統(tǒng)及其電路實(shí)現(xiàn)[J]. 微型機(jī)與應(yīng)用, 2010, 14: 85-88. 2. Chen Hai-Tao, Chen Di-Yi, Ma Xiao-Yi. The recursive inversion of nonlinear control of a four-dimensional hyperchaotic system[J]. 2010 IEEE International Conference on Intelligent Computing and Integrated Systems, ICISS2010, Guilin China October 22-24, 2010. 3. Chen Di-Yi, Liu Yu-Xiao, Ma Xiao-Yi, Zhang Run-Fan. Control of a class of fractional-order chaotic systems via sliding mode [J]. Nonlinear Dynamics, 2011, DOI: 10.1007/s11071-011-0002-x (SCI源刊) 4. Chen Di-Yi, Zhao Wei-Li, Ma Xiao-Yi, Zhang Run-Fan. No chattering sliding mode control chaos in Hindmarsh-Rose neurons with uncertain parameter [J]. Computers and Mathematics with Applications,2011 DOI: 10.1016/j.camwa.2011.04.010 (SCI源刊) 5. 陳帝伊, 陳海濤, 馬孝義, 龍燕. 只含一個(gè)非線性項(xiàng)的超混沌系統(tǒng)及其控制比較[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用, 2010, 30(8): 2045-2048. 6. 陳帝伊, 石琳, 馬孝義, 陳海濤. 一類離心輪系統(tǒng)的混沌數(shù)學(xué)模型及其線性反饋控制[J]. 中國(guó)機(jī)械工程, 2010, 21(24): 2932-2935. 7. 陳帝伊, 楊朋召, 馬孝義. 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象分析及控制[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), (EI源刊，錄用)
鑒定結(jié)果
- 項(xiàng)目發(fā)表了7篇文章，其中兩篇SCI、兩篇EI、三篇中文核心。
參考文獻(xiàn)
- 1. 劉崇新, 翟篤慶，董子晗等. 含有單相鐵芯變壓器的鐵磁混沌電路的分析及控制[J]. 物理學(xué)報(bào), 2010(6):3733-3739. 2. 劉迪, 徐偉, 郭培榮等. 標(biāo)量控制下的二次自治混沌系統(tǒng)不確定參數(shù)估計(jì)和自適應(yīng)反同步[J]. 物理學(xué)報(bào), 2010(9): 5934-5939. 3. 孫云平，李俊民，李靖.一類非線性參數(shù)化系統(tǒng)自適應(yīng)重復(fù)學(xué)習(xí)[J]控制控制理論與應(yīng)用，2009,26(2):228-232. 4. 馮孝周, 吳建華. 一類帶B-D反應(yīng)項(xiàng)的捕食模型平衡態(tài)的分歧解[J]. 工程數(shù)學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 25(4):665-671.
同類課題研究水平概述
- 二十世紀(jì)八十年代至今，混沌科學(xué)迅速發(fā)展并與其它科學(xué)相互滲透，相互融合，形成了一些新興交叉學(xué)科和技術(shù)。混沌現(xiàn)象已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，生物學(xué)，電力系統(tǒng)，機(jī)械工程，氣象學(xué)，信息科學(xué)，水輪機(jī)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)學(xué)以及社會(huì)學(xué)等領(lǐng)域。 到目前為止。國(guó)內(nèi)外的科學(xué)工作者基于不同的策略提出了大量的混沌控制方法。在關(guān)新平等人所著的混沌控制及其在保密通信中的應(yīng)用中，我們學(xué)習(xí)到混沌控制方面已經(jīng)達(dá)到了先進(jìn)的水平其中包括早期的OGY控制法和現(xiàn)階段大量應(yīng)用時(shí)滯反饋控制法、自適應(yīng)控制法、滑模變控制法以及模糊控制法。其中自適應(yīng)控制法可以對(duì)未知參數(shù)的混沌系統(tǒng)進(jìn)行控制。滑模變結(jié)構(gòu)法控制混沌系統(tǒng)時(shí)表現(xiàn)出了良好的魯棒性。模糊控制法具有很強(qiáng)的處理不確定、非線性和干擾能力。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的羅曉曙在其博士學(xué)位論文提出了采用系統(tǒng)變量的隨機(jī)比例脈沖控制混沌和超混沌的方法。該控制方法不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)混沌系統(tǒng)的有效控制，而且也能實(shí)現(xiàn)對(duì)超混沌系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，僅只需對(duì)系統(tǒng)的一個(gè)狀態(tài)變量實(shí)施系統(tǒng)變量的隨機(jī)比例脈沖控制就可以獲得穩(wěn)定的周期軌道，使得該法的控制代價(jià)較小，同時(shí)該法具有較強(qiáng)的抗噪聲能力。西安交通大學(xué)的劉崇新將一個(gè)含有單相鐵芯變壓器的三階非自治鐵磁混沌電路作為一個(gè)四階自治改進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究和計(jì)算機(jī)仿真分析，并提出了一種新的混沌控制方法。西北工業(yè)大學(xué)的徐偉以二次自治混沌系統(tǒng)為例，研究了利用簡(jiǎn)單標(biāo)量控制器使從任意初始條件出發(fā)的二次自治混沌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)反同步，并準(zhǔn)確估計(jì)出不確定參數(shù)的值。 Hassan Salarieh在Control of stochastic chaos using sliding mode method中利用滑模變結(jié)構(gòu)法控制了具有參數(shù)不定且加有Guess白噪聲的混沌系統(tǒng)，證明了滑模變結(jié)構(gòu)法對(duì)有噪聲的混沌系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性。Shih-Lin Lin 的文章A new method for chaos control in communication systems應(yīng)用了Independent Component Analysis（ICA）的方法。這個(gè)方法可以解決噪聲問題。同時(shí)ICA可以準(zhǔn)確地計(jì)算出的相位和幅度，確?；煦缦到y(tǒng)的控制。 綜上所述，對(duì)工程中的混沌系統(tǒng)的建模、復(fù)雜動(dòng)力學(xué)分析及其控制成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界的研究熱點(diǎn)。
