混沌控制、同步的理论与方法及其应用PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2　混沌动力学 2

1.2.1　混沌动力学的发展历史与趋势 2

1.2.2　通向混沌的道路 5

1.2.3　混沌的定义 6

1.2.4　混沌的度量 7

1.2.5　混沌理论的科学意义 12

1.3　混沌控制 13

1.3.1　混沌控制概述 13

1.3.2　OGY方法 15

1.3.3　变量连续反馈控制方法 17

1.3.4　自适应控制法 20

1.4　混沌同步 21

1.4.1　概述 21

1.4.2　混沌同步的定义 22

1.4.3　驱动—响应同步方法 22

1.4.4　主动—被动同步方法 23

1.4.5　变量反馈微扰同步方法 24

1.4.6　基于相互耦合的同步方法 25

1.4.7 自适应同步方法 26

1.4.8　混沌的广义同步 27

1.5　混沌控制与同步的应用领域与前景 28

1.6　当前国内外的研究动态和值得研究的方向 29

参考文献 32

第二章 时空混沌的控制 39

2.1 引言 39

2.2　描述时空系统的模型 39

2.3　两种时空混沌的控制方法介绍 41

2.3.1 非线性反馈控制CML模型中的时空混沌 41

2.3.2　定点注入法控制CML中的时空混沌 42

2.4　延迟反馈控制耦合映射格子中的时空混沌 42

2.4.1 多级时间延迟反馈法 42

2.4.2　时空延迟反馈控制法 45

2.5　级联控制法控制耦合映射格子中的时空混沌 46

2.6　本章小结 47

参考文献 48

第三章 强流离子束的束晕—混沌理论 50

3.1 引言 50

3.2　束晕—混沌形成的物理机制 51

3.2.1 空间电荷的非线性效应 51

3.2.2　丝化效应 52

3.2.3　粒子—束核相互作用 52

3.2.4　共振覆盖导致混沌 53

3.2.5　量子混沌 54

3.2.6　束晕—混沌复杂性的主要特点 54

3.3　K-V束运动的包络方程推导 55

3.3.1　实验坐标系下的单离子运动方程 55

3.3.2　Larmor坐标系下的离子运动方程 57

3.3.3　K-V分布离子束的离子运动方程和包络方程的推导及相关概念的定义 59

3.4　周期性聚焦磁场强度表达式的确定及其束晕—混沌分析 64

3.4.1 周期性聚焦磁场强度表达式的确定 64

3.4.2　数值结果 65

3.5　本章小结 66

参考文献 66

第四章 束晕—混沌的控制 68

4.1　束晕—混沌的外部磁场开关控制 68

4.1.1　离子束包络方程的数值求解和动力学性质 69

4.1.2　控制方法 70

4.1.3　受控方程的数值模拟结果 71

4.1.4　控制机理分析 71

4.1.5　控制方法在多粒子模型中的数值模拟与分析 72

4.2　束晕—混沌的外部磁场自适应调整控制 74

4.2.1 控制方法 75

4.2.2　束包络方程控制的模拟结果 75

4.2.3　控制方法在多粒子模型中的数值模拟与分析 76

4.3　束晕—混沌的神经网络自适应控制 79

4.3.1　多粒子情况的束晕—混沌神经网络控制 79

4.3.2　单粒子情况束晕—混沌的神经网络控制 82

4.4　本章小结 84

参考文献 84

第五章 系统变量的连续反馈控制混沌和超混沌 85

5.1　数字滤波法控制混沌 85

5.1.1 控制方法 85

5.1.2　数值研究例子及控制结果 86

5.1.3　结论与讨论 89

5.2　相空间压缩法控制混沌与超混沌 90

5.2.1　控制方法 90

5.2.2　控制的数值计算结果 90

5.2.3　控制机理分析 92

5.2.4　结论 94

5.3　系统变量的延迟反馈法控制混沌 94

5.3.1 控制方法 94

5.3.2　仿真模型及控制结果 95

5.3.3　控制机理分析 97

5.3.4　结论与讨论 97

5.4　系统变量的前馈神经网络变换法控制混沌 98

5.4.1 控制方法 98

5.4.2　数值模拟 99

5.4.3　控制机理讨论 102

5.4.4　结论 103

5.5　本章小结 103

参考文献 103

第六章 系统变量和参数的脉冲反馈控制混沌和超混沌 104

6.1　引言 104

6.2　正比于系统变量的脉冲控制混沌法 104

6.3　系统变量的随机比例脉冲控制混沌方法 106

6.3.1　控制方法 106

6.3.2　控制模型和控制结果 106

6.3.3　噪声对控制结果的影响讨论 108

6.3.4　控制机理分析 108

6.3.5　结论 109

6.4　正比于系统参数的脉冲控制混沌法 109

6.4.1 控制方法 109

6.4.2　控制模型与控制结果 110

6.4.3 PP-SP法与PP-SV法的等效性分析 112

6.4.4　结论 112

6.5　脉冲非线性状态反馈法控制混沌 113

6.5.1　研究模型 113

6.5.2　系统稳定控制的理论分析 114

6.5.3　脉冲控制策略 115

6.5.4　数值控制结果 116

6.5.5　结论与讨论 117

6.6　本章小结 117

参考文献 118

第七章　经典和现代控制理论与方法应用于混沌控制 120

7.1 引言 120

7.2　混沌系统的比例微分控制 121

7.2.1　控制方法 121

7.2.2 自治混沌系统的控制仿真 121

7.2.3　非自治系统的混沌控制 123

7.2.4　控制结果分析 125

7.3　离散混沌系统的自适应控制 125

7.3.1　线性自适控制方法 126

7.3.2　非线性自适控制方法 126

7.3.3　控制实例 127

7.4　混沌系统的最小能量控制 128

7.4.1　最小能量控制法的基本思想 129

7.4.2　广义能量函数的构造方法 129

7.4.3　控制算法的步骤 130

7.4.4　控制实例 130

7.4.5　控制混沌的一种统一的物理机制 132

7.5　混沌系统的预测反馈控制 133

7.5.1　控制原理和稳定性分析 134

7.5.2　混沌Lorenz系统的控制及稳定性分析 134

7.5.3　Chua's混沌电路系统的控制及稳定性分析 135

7.5.4　数值研究结果 136

7.5.5　结论 138

7.6　DC—DC开关功率变换器的自适应控制 138

7.6.1 引言 138

7.6.2　连续系统的自适应控制方法 139

7.6.3　buck变换器的动力学特性及其混沌的自适应控制 140

7.6.4　结论 142

7.7　本章小节 142

参考文献 143

第八章 混合策略控制离散非线性系统的倍周期分岔和混沌 145

8.1 引言 145

8.2　动力学状态反馈控制法 145

8.3　参数调节和动力学状态反馈法 146

8.3.1　控制方法 146

8.3.2　控制Logistic映象的倍周期分岔和混沌 147

8.3.3　Henon映射的混沌控制 150

8.4　本章小结 151

参考文献 152

第九章 参数调制和变量微分反馈控制Chua's电路的混沌 154

9.1 引言 154

9.2　参数共振微扰控制混沌法 154

9.3　正弦信号调制参数控制变型Chua's电路中的混沌 156

9.3.1 变型Chua's电路的模型 156

9.3.2　控制方法和控制结果 157

9.3.3　控制结果的特点分析 157

9.4　开关信号调制参数控制Chua's电路中的混沌 158

9.4.1　Chua's自治电路的状态方程与动力学性质 158

9.4.2　参数开关调制控制方法及控制结果 160

9.4.3　电路仿真控制结果 161

9.4.4　控制机理分析 162

9.5　开关信号调制参数控制超混沌电路 163

9.5.1　控制模型 163

9.5.2　控制方法和数值模拟结果 164

9.5.3　电路仿真控制结果 165

9.6　状态变量的微分反馈控制Chua's电路的混沌 167

9.6.1　控制方法及其理论分析 168

9.6.2　控制结果 169

9.6.3　控制电路的设计与仿真 170

9.6.4　脉冲控制电路的设计与控制仿真 172

9.7　状态变量的比例微分反馈控制超混沌Chua's电路 173

9.7.1 控制方法 173

9.7.2　控制超混沌Chua's电路的数值模拟 175

9.7.3　控制结果讨论 176

9.8　本章小结 176

参考文献 177

第十章 多涡卷Chua's的动力学行为与混沌控制 180

10.1 引言 180

10.2　网格多涡卷吸引子家族 180

10.2.1 1D网格吸引子 180

10.2.2 2D网格吸引子 182

10.2.3 3D网格吸引子 183

10.3　比例微分法控制n涡卷Chua's电路的混沌 184

10.3.1 n涡卷Chua's电路的状态方程及其平衡点分类 184

10.3.2　控制方法及理论分析 185

10.3.3　控制仿真结果 187

10.4　一阶低通滤波器法控制n涡卷Chua's电路的混沌 188

10.4.1　控制方法和控制结果 188

10.4.2　结论 192

10.5　本章小结 193

参考文献 193

第十一章　混沌、超混沌系统的同步与广义同步 195

11.1　超混沌LC振荡电路的单向线性耦合同步 195

11.1.1 四阶Chua's超混沌电路的线性单向耦合同步 196

11.1.2 超混沌振荡器的单变量单向线性耦合同步的电路实验仿真 200

11.1.3　结论 201

11.2　超混沌振荡器的单变量单向随机耦合同步 201

11.2.1 四阶超混沌振荡器 201

11.2.2　单变量单向连续耦合同步的严格数学证明 203

11.2.3　单变量单向随机耦合同步 204

11.2.4 同步方法的电路仿真 206

11.2.5　结论和讨论 208

11.3　超混沌振荡电路的广义同步 208

11.3.1 四维超混沌振荡电路的状态方程及广义同步条件 209

11.3.2　超混沌广义同步的数值模拟 209

11.3.3　结论 213

11.4　双向耦合混沌系统的广义同步 213

11.4.1　符号动力学分析与条件熵 213

11.4.2　数值模拟结果及分析 214

11.4.3　结论 217

11.5　六维超混沌Chua's电路的比例同步 218

11.5.1 超混沌Chua's电路的状态方程与比例同步条件 218

11.5.2　数值模拟结果 219

11.5.3　状态反馈方法加速比例同步 220

11.6　基于自适应同步的超混沌系统参数辨识 222

11.6.1 自适应同步的参数辨识原理 222

11.6.2　数值模拟结果 223

11.6.4　结论 226

11.7　本章小结 226

参考文献 226

第十二章　基于混沌和超混沌同步的保密通信 229

12.1　混沌同步用于保密通信的理论依据和分类 229

12.1.1 混沌同步用于保密通信的理论依据 229

12.1.2　混沌保密通信的分类 230

12.2　混沌移位键控（CSK） 231

12.3　基于混沌渐进同步的数字保密通信方案 233

12.3.1　驱动—响应混沌同步方法 233

12.3.2　二进制幅度键控的混沌数字保密通信方法 234

12.3.3　研究例子与结果 235

12.3.4　发射信号的相空间重构 237

12.3.5　结论 237

12.4　基于超混沌Chua's电路的广义同步的保密通信 237

12.4.1　保密通信方案 237

12.4.2　结论 238

12.5　超混沌电路注入式保密通信 239

12.5.1　保密通信方案 239

12.5.2　数值模拟结果 240

12.5.3　发射信号的相空间重构 242

12.5.4　结论 243

12.6　基于状态观测器的超混沌保密通信系统的设计方法 244

12.6.1　设计方法 244

12.6.2　数值模拟结果 245

12.6.3　结论 246

12.7　混沌保密通信与传统通信的比较 248

12.8　当前混沌保密通信存在的问题 249

12.9　本章小结 250

参考文献 250

第十三章 激光系统的混沌动力学行为及其控制与同步 253

13.1　激光的产生及其发展 253

13.2　激光器的分类 254

13.3　激光系统的混沌动力学行为 255

13.3.1 洛伦兹—哈肯激光模型的混沌动力学行为 256

13.3.2　半导体激光器的混沌动力学行为 257

13.3.3　CO2激光器的混沌动力学行为 260

13.4　激光混沌的控制 261

13.4.1 引言 261

13.4.2　延时反馈控制法 262

13.4.3　激光系统的单色性控制 263

13.4.4　滑模变结构控制法 264

13.4.5　滑模变结构控制外腔反馈式半导体激光器的混沌 265

13.4.6 电流调制半导体激光系统的混沌的自适应控制 267

13.5　激光混沌同步及其在保密通信中的应用 270

13.5.1　光注入反馈同步法 270

13.5.2　变量耦合同步法 271

13.6　用耦合强度周期变化的双向耦合法实现储存环型自由电子激光器的混沌同步 272

13.6.1 储存环型自由电子激光器的混沌动力学特性 273

13.6.2　耦合强度周期变化的双向耦合法实现SRFEL的混沌同步 274

13.6.3　结论与讨论 276

13.7　激光混沌控制与同步的应用前景 277

参考文献 278

第十四章 复杂动力网络的模型及其同步 282

14.1 引言 282

14.2　复杂网络的基本概念及典型网络介绍 283

14.2.1　复杂网络的定义、研究方法 283

14.2.2 网络的基本概念、统计参数及结构参数 283

14.2.3　几种复杂网络的数学模型及拓扑特征 285

14.3　几种真实网络的拓扑结构和反映网络的一般特性的参数 294

14.4　复杂动力网络的耦合与同步 298

14.4.1　复杂动力网络的耦合 298

14.4.2　复杂动力网络的同步准则 299

14.5　小世界网络的自适应同步 301

14.5.1 网络同步概述 301

14.5.2　NW型小世界网络的自适应同步方法 301

14.5.3 自适应同步的实例研究 303

14.6　本章小结 306

参考文献 306

第十五章 经济系统的非线性动力学建模与分析 309

15.1　引言 309

15.2　基于投资竞赛的离散模型的动力学行为分析 310

15.2.1　理论模型的提出 311

15.2.2　模型方程求解与动力学行为分析 311

15.2.3　数值仿真结果与讨论 314

15.2.4　结论 316

15.3　本章小节 316

参考文献 316