基于washout濾波器的非線(xiàn)性系統(tǒng)控制及電路分析.pdf

1、碩士學(xué)位論文基于w a s h o u t 濾波器的非線(xiàn)性系統(tǒng)控制及電路分析N o n l i n e a r S y s t e mC o n t r o l a n d C i r c u i t A n a l y s i sB a s e d o n W a s h o u t F i l t e r作者姓名一： 揚(yáng)留猛學(xué)科、專(zhuān)業(yè)： 運(yùn)簽堂皇控劍途學(xué)完成日期： 2 0 1 3 ．4蘭州交通大學(xué)L a n z h o u J i

2、a o t o n g U n i v e r s i t y蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要早在上世紀(jì)中期，就有人預(yù)言，混沌學(xué)將引領(lǐng)人類(lèi)進(jìn)入一場(chǎng)新的科技革命。非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)的發(fā)展衍生出了一批又一批的學(xué)科分支，非線(xiàn)性電路應(yīng)運(yùn)而生。非線(xiàn)性電路是線(xiàn)性電子電路的集大成者，它是非線(xiàn)性學(xué)科與電路領(lǐng)域的交叉，非線(xiàn)性電路也具有一般電路的特性，比如精確控制和測(cè)量，因此它在非線(xiàn)性電路模擬和混沌分析、控制等方面具有很大的應(yīng)用前景。由于電路通常又都比較容易精確控制

3、和測(cè)量，非線(xiàn)性電路很自然地就成了模擬各種非線(xiàn)性動(dòng)力系統(tǒng)和研究混沌的有力的工具。而混沌現(xiàn)象有時(shí)有害，有時(shí)有益，對(duì)我們有害的混沌現(xiàn)象要消除它，但是對(duì)我們有益的混沌現(xiàn)象要利用它。本文在對(duì)已有廣義蔡氏電路進(jìn)行分析和控制的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入一個(gè)電壓周期變化的電源，構(gòu)造出了一個(gè)新的振蕩電路。根據(jù)w a s h o u t 濾波器控制原理構(gòu)造受控系統(tǒng)，比較控制前后的電路特性。事實(shí)上，之前的兩個(gè)系統(tǒng)所表現(xiàn)出的h o p f 分岔、混沌吸引子、混沌危機(jī)等行

4、為在受控后基本消失，達(dá)到了控制的目的。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：( 1 ) 簡(jiǎn)要地介紹非線(xiàn)性電路研究的發(fā)展過(guò)程及其國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，最后，提出本文選題的目的、意義及其目前在該領(lǐng)域存在的問(wèn)題。( 2 ) 介紹了分岔的定義以及混沌等方面的基本內(nèi)容。分析了O G Y 混沌控制方法的特點(diǎn)，通過(guò)w a s h o u t 濾波器控制與傳統(tǒng)O G Y 方法的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，前者在許多方面要優(yōu)于后者，彌補(bǔ)了O G Y 控制方法的部分空白。一 ( 3 ) 針對(duì)一個(gè)四維

5、自治振蕩電路進(jìn)行動(dòng)力學(xué)行為的分析和控制。首先，引進(jìn)一個(gè)四階自治的廣義蔡氏電路，初步分析了系統(tǒng)的平衡點(diǎn)和分岔集。接著，又在給定部分參數(shù)的基礎(chǔ)上，分析四維自治振蕩系統(tǒng)關(guān)q ：g g N R , 變化的動(dòng)力學(xué)行為。通過(guò)相圖、分岔圖、龐加萊截面和時(shí)間響應(yīng)圖的研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)具有豐富的動(dòng)力學(xué)行為，并且在混沌形成的過(guò)程中伴隨著混沌危機(jī)。最后，研究受控系統(tǒng)。通過(guò)M a t l a b 數(shù)值仿真分析我們發(fā)現(xiàn)，利用w a s h o u t 濾波器能夠很大

6、程度地改變系統(tǒng)的特性，使其進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)到了混沌控制的目的。通過(guò)M u l t i s i m 電路軟件的物理仿真實(shí)驗(yàn)，構(gòu)造出了受控前后的電路圖，并且在示波器上得到了和數(shù)值仿真一致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更進(jìn)一步說(shuō)明了控制器的有效性。( 4 ) 針對(duì)一個(gè)四維非自治振蕩電路進(jìn)行動(dòng)力學(xué)行為的分析和控制。在四維自治振蕩電路的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入一個(gè)周期變化的電壓源，構(gòu)造了一個(gè)新的廣義蔡氏電路。在給定部分參數(shù)的情況下，分析了系統(tǒng)隨參數(shù)冠變化的動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程。