一种耦合混沌系统减振控制系统及方法技术方案

技术编号:11053499 阅读:158 留言:0更新日期:2015-02-18 17:40
本发明专利技术公开了一种耦合混沌系统减振控制系统及方法,通过在耦合混沌系统作用通道中引入幅度受限的通道,通过控制相关参数可以将耦合混沌系统控制到稳态,并通过对受限通道下的系统进行建模,分析固定点的稳定性条件,从理论上预测出可以将混沌系统控制到稳态的参数区间。并通过构建电子电路系统,实现耦合混沌振子系统的稳态控制。本发明专利技术采用的理论分析方法可以很好地确定具有幅度受限通道的耦合混沌系统的控制参数。并采用简单的电路实验验证和实现混沌稳态控制。本发明专利技术设计的电路成本低廉,现象直观。对混沌控制的实验教学具有指导意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于非线性动力学中混沌控制
,涉及一种耦合混沌系统减振控制 系统及方法,具体地说,涉及一种基于幅度受限通道的耦合混沌系统减振控制系统及方法
技术介绍
自然界中许多系统,由于存在非线性而出现复杂的动力学行为。具有复杂动力学 行为的个体通过相互作用可以产生许多自组织现象,如同步和斑图结构的形成。这些自组 织现象的形成与单元系统的振荡动力学有很大的关联。在工程技术中,常常希望将振荡系 统控制到稳态,如桥梁和建筑物的减振,图灵斑图的形成等。近年来,研究人员对混沌控制 和系统减振进行了卓有成效的探索并取得大量成果。 通过基本运算放大电路来实现具有非线性动力学的混沌电路系统(如 Lorenz,Rossler等),为采用电子电路来研究混沌系统的动力学控制提供了较好的平台。 通过引入控制器,人们可以将非线性系统控制到人们所需要的目标态,如同步态,周期态, 或稳定态。然而,这些控制器的设置往往需要较复杂的形式,或需要消耗较多的能量以实现 目标态的控制。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷,本专利技术提供一种耦合混沌系统减振控制系统及 方法,通过改变耦合单元的相互作用通道的幅频特性,使通道具有幅度限制,可以较好地将 混沌系统控制到稳定态。由于对通道设置幅度限制方法简单,方便,因而该种控制方法相关 理论具有理论指导意义,并具有潜在的实用价值。其技术方案如下: -种耦合混沌系统减振控制系统,包括具有混沌特性的Lorenz单元电路1,有混 沌特性的Lorenz单元电路的复制电路(Lorenz单元电路2),是被控制的耦合混沌单元电 路;具有幅度受限特性的耦合信号通道电路,其中Ud是控制耦合通道幅度的限制值,e i为 信号通道的耦合强度,其取值可以保证耦合系统的幅度受限特性起作用,通过改变Ud可以 控制系统的稳态值及其相应的稳定性;控制强度耦合单元电路,其中e 2为耦合强度控制 量;通过改变e 2控制系统的稳态值及其稳定性,Lorenz单元电路经耦合信号通道电路和 控制强度耦合单元电路连接到有混沌特性的Lorenz单元电路的复制电路。 优选地,Lorenz单元电路由运算放大器U23A-U28A,电阻R53-R66,电容C10-C12, 乘法器A7-A8, ±15V电源和接地组成,最终实现Lorenz系统;其中: 运算放大器U23A与电阻R53-R57构成减法器,其输入量为Yl和Xl,输出量接入到 由运算放大器U24A和电阻R55,电容ClO构成的微分电路,微分电路的输出量为Xl ; 运算放大器U26A与电阻R59,R61构成反相放大器,其输入量为XI,输出量接入到 由运算放大器U25A,电阻R58, R60,电容Cll构成的微分电路,微分电路的输出量为Yl ;此 夕卜,输入量为Xl和Zl经乘法器A7后,输出通过电阻R62接入到运算放大器U25A的负输入 端;且在运算放大器U25A的负输入端设置一输入信号接口 IOl ; 输入量Xl和Yl经乘法器A8后输出接入到由运算放大器U27A,电阻R64, R65构 成的反相放大器,反相放大器的输出再接入到由运算放大器U28A和电阻R63, R66,电容C12 构成的微分电路,输出量为Zl ; 耦合信号通道电路由两个信号输入通道,阻抗变换耦合器,减法器,反相放大器构 成; 其中,两个信号输入通道Pl,P2分别接受来自Lorenz单元电路1,Lorenz单元电 路2的Yl输出端信号,分别经由运算放大器U7A,U8A组成的阻抗变换耦合器,输入到由运 算放大器U9A和电阻R15-R17, R26构成减法器(U7A的输出接R15, U8A的输出接R17),减 法器的输出接入到由运算放大器UlOA和电阻R18,滑动变阻器R19构成的反相放大器;该 反相放大器具有幅度受限特性,其幅度限制由其正负工作电源电压土Vd确定,信号通道的 耦合强度e ,通过调节滑动变阻器R19来改变;通过调节Vd实现稳态控制;经该反相放大 器后,输出量接入到控制强度耦合单元电路的输入端R20 ; 控制强度耦合单元电路由强度控制单元电路,输出接口电路1和输出接口电路2 组成;其中,强度控制单元电路由电阻R20和滑线变阻器R24串联接地电路组成;滑线变阻 器R24的中心滑动端输出量分别经两个输出接口电路连接到Lorenz单元电路1和Lorenz 单元电路2的IOl接口;输出接口电路1由电阻R22与接口 P3构成,输出接口电路2由运 算放大器U11A,电阻R21,R25构成的反相器,电阻R23和输出接口 P4构成;通过改变滑线 变阻器R24可以控制耦合强度e2。 一种耦合混沌系统减振控制方法,包括以下步骤: 第一步:在对称扩散耦合混沌系统(如Lorenz系统)中,对耦合通道加入幅度限 制和控制耦合,得到耦合系统:本文档来自技高网...
一种耦合混沌系统减振控制系统及方法

【技术保护点】
一种耦合混沌系统减振控制系统,其特征在于:包括具有混沌特性的Lorenz单元电路,有混沌特性的Lorenz单元电路的复制电路,是被控制的耦合混沌单元电路;具有幅度受限的特性的耦合信号通道电路,其中UD是控制耦合通道的幅度限制值,ε1为信号通道的耦合强度,其取值可以保证耦合系统的幅度受限特性起作用,通过改变UD可以控制系统的稳态值及稳定性;控制强度耦合单元电路,其中ε2为耦合强度控制量;通过改变ε2控制系统的稳态值及其稳定性,Lorenz单元电路经耦合信号通道电路和控制强度耦合单元电路连接到有混沌特性的Lorenz单元电路的复制电路。

【技术特征摘要】
1. 一种耦合混沌系统减振控制系统,其特征在于:包括具有混沌特性的Lorenz单元电 路,有混沌特性的Lorenz单元电路的复制电路,是被控制的耦合混沌单元电路;具有幅度 受限的特性的耦合信号通道电路,其中Ud是控制耦合通道的幅度限制值,e i为信号通道的 耦合强度,其取值可以保证耦合系统的幅度受限特性起作用,通过改变Ud可以控制系统的 稳态值及稳定性;控制强度耦合单元电路,其中e2为耦合强度控制量;通过改变e2控制 系统的稳态值及其稳定性,Lorenz单元电路经耦合信号通道电路和控制强度耦合单元电路 连接到有混沌特性的Lorenz单元电路的复制电路。2. 根据权利要求1所述的耦合混沌系统减振控制系统,其特征在于=Lorenz单元电路 由运算放大器U23A-U28A,电阻R53-R66,电容C10-C12,乘法器A7-A8, ± 15V电源和接地组 成,最终实现Lorenz系统;其中: 运算放大器U23A与电阻R53-R57构成减法器,其输入量为Yl和Xl,输出量接入到由运 算放大器U24A和电阻R55,电容ClO构成的微分电路,微分电路的输出量为Xl ; 运算放大器U26A与电阻R59, R61构成反相放大器,其输入量为Xl,输出量接入到由运 算放大器U25A,电阻R58,R60,电容Cll构成的微分电路,微分电路的输出量为Yl ;此外,输 入量为Xl和Zl经乘法器A7后,输出通过电阻R62接入到运算放大器U25A的负输入端;且 在运算放大器U25A的负输入端设置一输入信号接口 IOl ; 输入量Xl和Yl经乘法器A8后输出接入到由运算放大器U27A,电阻R64, R65构成的 反相放大器,反相放大器的输出再接入到由运算放大器U28A和电阻R63, R66,电容C12构 成的微分电路,输出量为Zl ; 耦合信号通道电路由两个信号输入通道,阻抗变换耦合器,减法器,反相放大器构成; 其中,两个信号输入通道Pl,P2分别接受来自Lorenz单元电路1,Lorenz单元...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘维清朱云肖贵宝杨筱筱
申请(专利权)人:江西理工大学
类型:发明
国别省市:江西;36

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