基本信息
- 項目名稱：
- 面向工程的混沌系統(tǒng)的建模、分析與控制
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 項目針對工程中實際問題建立非線性數(shù)學模型，并對其進行詳盡的非非線性動力學分析，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)，用模擬電路驗證其存在性，并進行了有效的控制，還將控制方法應用到機械系統(tǒng)和水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及能源系統(tǒng)等非線性數(shù)學模型中。進一步的，提出了適合于一類參數(shù)不確定的混沌系統(tǒng)的滑模變結構控制方法。
- 詳細介紹：
- 項目對工程實際問題的非線性數(shù)學模型進行復雜動力學分析，給出系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)范圍，并對處于混沌態(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)，用模擬電路驗證其存在性，并對其進行了有效的控制，同時將控制方法應用到機械系統(tǒng)、水輪機調(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)的滑模變結構控制方法。 1．發(fā)現(xiàn)了新的混沌系統(tǒng)，并用模擬電路實現(xiàn)，為其在保密通信領域的應用奠定基礎； 2．對工程實踐中的復雜系統(tǒng)進行了建模和分析，并有效的控制處于混沌態(tài)的系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)； 3．提出了一種新的適合于一類混沌系統(tǒng)的滑模變結構控制法。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 對工程實際問題的非線性數(shù)學模型進行復雜動力學分析，給出系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)范圍，并對處于混沌態(tài)的系統(tǒng)提出有效的控制方法，控制系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)。
科學性、先進性及獨特之處
- 從理論的角度提出了新的、有特征的混沌系統(tǒng)，用模擬電路驗證其存在性，并對其進行了有效的控制，同時將控制方法應用到機械系統(tǒng)、水輪機調(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)的滑模變結構控制方法。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 1．發(fā)現(xiàn)了新的混沌系統(tǒng)，并用模擬電路實現(xiàn)，為其在保密通信領域的應用奠定基礎； 2．對工程實踐中的復雜系統(tǒng)進行了建模和分析，并有效的控制處于混沌態(tài)的系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)； 3．提出了一種新的適合于一類混沌系統(tǒng)的滑模變結構控制法。
學術論文摘要
- 對復雜系統(tǒng)如機械系統(tǒng)、水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)等進行建模，進而通過相軌跡圖、Lyapunov指數(shù)圖、Poincare映射圖等復雜動力學特征進行分析，并提出或改進自適應控制、線性反饋控制、滑模變結構控制等對處于混沌態(tài)的系統(tǒng)進行控制，都能很好的控制系統(tǒng)達到穩(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)不確定的分數(shù)階混沌系統(tǒng)的滑模變結構控制，該控制方法具有很好的魯棒性，且控制的過渡過程較好。
獲獎情況
- 1. 陳海濤, 陳帝伊, 申滔, 馬孝義. 只含一個非線性項的超混沌系統(tǒng)及其電路實現(xiàn)[J]. 微型機與應用, 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. 只含一個非線性項的超混沌系統(tǒng)及其控制比較[J]. 計算機應用, 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)學模型及其線性反饋控制[J]. 中國機械工程, 2010, 21(24): 2932-2935. 7. 陳帝伊, 楊朋召, 馬孝義. 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象分析及控制[J]. 中國電機工程學報, (EI源刊，錄用)
鑒定結果
- 項目發(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
- 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]. 物理學報, 2010(6):3733-3739. 2. 劉迪, 徐偉, 郭培榮等. 標量控制下的二次自治混沌系統(tǒng)不確定參數(shù)估計和自適應反同步[J]. 物理學報, 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)自適應重復學習[J]控制控制理論與應用，2009,26(2):228-232. 4. 馮孝周, 吳建華. 一類帶B-D反應項的捕食模型平衡態(tài)的分歧解[J]. 工程數(shù)學學報, 2008, 25(4):665-671.
同類課題研究水平概述
- 二十世紀八十年代至今，混沌科學迅速發(fā)展并與其它科學相互滲透，相互融合，形成了一些新興交叉學科和技術。混沌現(xiàn)象已經(jīng)廣泛應用于醫(yī)學，生物學，電力系統(tǒng)，機械工程，氣象學，信息科學，水輪機系統(tǒng)、經(jīng)濟學以及社會學等領域。 到目前為止。國內(nèi)外的科學工作者基于不同的策略提出了大量的混沌控制方法。在關新平等人所著的混沌控制及其在保密通信中的應用中，我們學習到混沌控制方面已經(jīng)達到了先進的水平其中包括早期的OGY控制法和現(xiàn)階段大量應用時滯反饋控制法、自適應控制法、滑模變控制法以及模糊控制法。其中自適應控制法可以對未知參數(shù)的混沌系統(tǒng)進行控制。滑模變結構法控制混沌系統(tǒng)時表現(xiàn)出了良好的魯棒性。模糊控制法具有很強的處理不確定、非線性和干擾能力。中國科學技術大學的羅曉曙在其博士學位論文提出了采用系統(tǒng)變量的隨機比例脈沖控制混沌和超混沌的方法。該控制方法不僅能實現(xiàn)對混沌系統(tǒng)的有效控制，而且也能實現(xiàn)對超混沌系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，僅只需對系統(tǒng)的一個狀態(tài)變量實施系統(tǒng)變量的隨機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較小，同時該法具有較強的抗噪聲能力。西安交通大學的劉崇新將一個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四階自治改進系統(tǒng)進行了理論研究和計算機仿真分析，并提出了一種新的混沌控制方法。西北工業(yè)大學的徐偉以二次自治混沌系統(tǒng)為例，研究了利用簡單標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)實現(xiàn)反同步，并準確估計出不確定參數(shù)的值。 Hassan Salarieh在Control of stochastic chaos using sliding mode method中利用滑模變結構法控制了具有參數(shù)不定且加有Guess白噪聲的混沌系統(tǒng)，證明了滑模變結構法對有噪聲的混沌系統(tǒng)具有很強的魯棒性。Shih-Lin Lin 的文章A new method for chaos control in communication systems應用了Independent Component Analysis（ICA）的方法。這個方法可以解決噪聲問題。同時ICA可以準確地計算出的相位和幅度，確保混沌系統(tǒng)的控制。 綜上所述，對工程中的混沌系統(tǒng)的建模、復雜動力學分析及其控制成為國內(nèi)外學術界和工程界的研究熱點。
