【摘要】：分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)是一個(gè)典型的復(fù)動(dòng)力系統(tǒng),也是一類(lèi)復(fù)雜的非線性系統(tǒng).它既具有復(fù)混沌系統(tǒng)對(duì)初值敏感、偽隨機(jī)性等特點(diǎn),又具有分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的復(fù)雜性,其動(dòng)力學(xué)特性還與系統(tǒng)階次相關(guān),具有歷史記憶性等一些獨(dú)特的性質(zhì),可廣泛應(yīng)用于保密通信、信號(hào)處理等領(lǐng)域.因此,分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的研究具有十分重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值.本文結(jié)合分?jǐn)?shù)階微積分理論和復(fù)混沌系統(tǒng)自身特性,利用分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的穩(wěn)定定理及相關(guān)性質(zhì),對(duì)分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的定性理論和同步控制進(jìn)行了一系列的基礎(chǔ)研究,其主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.分?jǐn)?shù)階復(fù)Luu系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性及其反同步基于整數(shù)階復(fù)Lii系統(tǒng),構(gòu)建了新的分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌模型-分?jǐn)?shù)階復(fù)Lu系統(tǒng).利用相圖、分岔圖及最大Lyapunov指數(shù)對(duì)分?jǐn)?shù)階復(fù)Lu系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了詳細(xì)討論.通過(guò)改變系統(tǒng)的階次,在參數(shù)空間選取幾條代表性的路徑,對(duì)新系統(tǒng)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)模型可通過(guò)倍周期分岔等不同方式通向混沌,并觀察到周期窗口和各類(lèi)分岔現(xiàn)象等豐富的動(dòng)力學(xué)行為.基于分?jǐn)?shù)階穩(wěn)定定理,利用主動(dòng)控制和狀態(tài)觀測(cè)器控制分別研究了分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的反同步.2.分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的復(fù)比例因子投影同步針對(duì)齊次分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng),研究了基于狀態(tài)觀測(cè)器的復(fù)比例因子投影同步.先假設(shè)分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的輸出,并基于其輸出構(gòu)造了此分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的狀態(tài)觀測(cè)器.根據(jù)齊次分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的穩(wěn)定定理,實(shí)現(xiàn)了該混沌系統(tǒng)與其狀態(tài)觀測(cè)器之間的復(fù)比例因子投影同步.考慮到階次對(duì)分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的影響,基于非齊次分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的穩(wěn)定定理,利用反饋控制給出了同步控制器的設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)了非齊次分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的復(fù)比例因子同步.另外,本文還討論了非齊次分?jǐn)?shù)階實(shí)混沌和非齊次分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌之間的復(fù)比例因子投影同步.3.分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的組合復(fù)同步基于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和一個(gè)響應(yīng)系統(tǒng),本文提出了分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的組合復(fù)同步.首先,通過(guò)主動(dòng)控制給出了同步控制器的設(shè)計(jì)方法,借助Lyapunov函數(shù)得到了齊次分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)組合復(fù)同步的充分條件,利用此結(jié)論成功地實(shí)現(xiàn)了三個(gè)同構(gòu)和異構(gòu)的齊次分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的組合復(fù)同步.其次,基于非齊次分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的穩(wěn)定定理,利用反饋控制設(shè)計(jì)了同步控制器,實(shí)現(xiàn)了非齊次分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的組合復(fù)同步,同時(shí)還考慮了非齊次分?jǐn)?shù)階實(shí)混沌和非齊次分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌之間的組合復(fù)同步.4.分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的廣義組合復(fù)同步基于不同維數(shù)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和一個(gè)響應(yīng)系統(tǒng),本文提出了廣義組合復(fù)同步,其復(fù)比例因子矩陣是元素為復(fù)數(shù)的非方陣.完全同步、投影同步、組合復(fù)同步等都是該同步的特殊形式,故本文推廣了以前的工作.首先,構(gòu)造了超混沌復(fù)Lu-like系統(tǒng),利用相圖、分岔圖及Lyapunov指數(shù)詳細(xì)研究了該系統(tǒng)的混沌及超混沌特性,并在此基礎(chǔ)上研究了整數(shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的廣義組合復(fù)同步,利用非線性控制方法,設(shè)計(jì)了同步控制器,通過(guò)復(fù)增益矩陣,得到了實(shí)現(xiàn)廣義組合復(fù)同步的充分條件.其次,根據(jù)分?jǐn)?shù)階線性系統(tǒng)的穩(wěn)定定理,結(jié)合主動(dòng)控制方法,給出了同步控制器的解析式,實(shí)現(xiàn)了分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的廣義組合復(fù)同步,同時(shí)還討論了分?jǐn)?shù)階實(shí)混沌和分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌之間的廣義組合復(fù)同步.5.N個(gè)環(huán)耦合分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的同步研究了N個(gè)環(huán)耦合復(fù)混沌系統(tǒng)的同步,實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和響應(yīng)系統(tǒng)一對(duì)多系統(tǒng)的混沌同步.針對(duì)N個(gè)環(huán)耦合復(fù)永磁同步電動(dòng)機(jī),采用直接構(gòu)造方法對(duì)誤差系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì),利用反對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)及Lyapunov穩(wěn)定定理證明了誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而實(shí)現(xiàn)了N個(gè)環(huán)耦合復(fù)永磁同步電動(dòng)機(jī)的同步及反同步.針對(duì)N個(gè)環(huán)耦合分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng),設(shè)計(jì)了同步控制器,將分?jǐn)?shù)階誤差系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成具有反對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng),利用分?jǐn)?shù)階Lyapunov定理證明了誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性,得到了N個(gè)環(huán)耦合分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步的充分條件.綜上所述,本文圍繞分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的定性理論與同步控制展開(kāi)了研究,實(shí)現(xiàn)了分?jǐn)?shù)階復(fù)混沌系統(tǒng)的反同步、復(fù)比例因子投影同步、組合復(fù)同步、廣義組合復(fù)同步等多類(lèi)同步,促進(jìn)了分?jǐn)?shù)階復(fù)動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展,為分?jǐn)?shù)階復(fù)動(dòng)力系統(tǒng)在安全通信中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)與依據(jù).
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【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O19
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本文編號(hào)：2350642