【摘 要】
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混沌控制作为混沌应用研究重要的课题之一,一直以来都受到广泛关注。混沌控制主要指通过某种控制策略有效地影响混沌系统的动力学行为,使其发展成为实际所需要的状态。从实现目的上,混沌控制的研究主要分为混沌增强和混沌抑制。混沌增强主要指增强非线性系统的混沌强度令信号变得更加无序,因此混沌信号可被用于加密图像或音频加密,广泛用于安全通信等领域;而混沌抑制主要指削弱或消除系统中的混沌现象,使其不会对某些实际工程
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混沌控制作为混沌应用研究重要的课题之一,一直以来都受到广泛关注。混沌控制主要指通过某种控制策略有效地影响混沌系统的动力学行为,使其发展成为实际所需要的状态。从实现目的上,混沌控制的研究主要分为混沌增强和混沌抑制。混沌增强主要指增强非线性系统的混沌强度令信号变得更加无序,因此混沌信号可被用于加密图像或音频加密,广泛用于安全通信等领域;而混沌抑制主要指削弱或消除系统中的混沌现象,使其不会对某些实际工程造成损害。至今为止,大量的控制方法被提出,其中有许多方法在自己的研究领域实现了有效的控制,但在其他领域仍具有极高的拓展研究价值,线性增量控制就是其中之一,它在非线性系统中耦合一个线性系统,并通过改变两系统之间的耦合强度来实施对非线性系统的控制,研究发现其在控制非线性系统平衡点方面有独特的优势和灵活性。本文基于线性增量控制方法,以一系列具有不同特性的混沌系统为研究对象,详细分析和研究了在控制过程中其动力学特性变化的趋势。具体研究成果如下:1)通过线性增量控制实现共存吸引子的复合。基于三个能产生不同类型共存吸引子的混沌系统引入了线性增量控制。控制过程中,耦合参数的增大会导致系统原有平衡点的移动,特别是指标2的鞍焦点,从而对系统原有的运动轨迹造成影响,实现共存吸引子的复合。在此过程中,系统平衡点的数量和稳定性均没有发生改变,区别于已有的通过扩展指标2的鞍焦点来实现吸引子多涡卷化以及复合吸引子的研究。此外,相应的控制电路非常易于设计和实现,电路中受控制的电阻阻值与系统中的耦合参数具有确定的对应关系。2)通过线性增量控制方法抑制非线性系统的混沌强度。在三个维数不同,吸引子涡卷或翅膀数也不相同的混沌系统基础上,通过引入线性增量控制,逐渐减少了系统吸引子涡卷或翅膀的数量,并且实现了抑制系统混沌强度的控制目标。其实质在于控制耦合强度大小的耦合参数值的增大会导致受控制混沌系统平衡点的移动,甚至是部分平衡点的消失。在受控制过程中,多涡卷混沌系统动力学行为变化的过程均利用相应的工具进行了分析和刻画,例如系统平衡点坐标移动曲线,分岔图等等。为了验证线性增量控制对于实现吸引子退化以及抑制系统混沌强度的电路可实现性,设计了三维四翼系统的控制电路,进行了模拟电路仿真,并利用面包板和常用分立元器件搭建了实际硬件电路,电路实验结果同样达到了控制目标,进一步证实了线性增量控制的有效性。
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