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切换系统Lyapunov指数的算法及应用
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:0
  • 页码:-
  • 分类:O415.5[理学—理论物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室,重庆400065
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61104150)、重庆市杰出青年科学基金(批准号:cstc2013jcyjjq40001)和重庆市教育委员会科学技术研究计划(批准号:KJ130517)资助的课题.
  • 相关项目:基于异构计算的混合系统混沌判定及其转变研究
中文摘要:

Lyapunov指数是判定系统非线性行为的重要工具,然而目前的大多算法并不适用于切换系统.在传统Jacobi法的基础上,提出了一种新算法,可以直接计算得到n维切换系统的n个Lyapunov指数.首先,根据切换面处相邻轨线的动态变化规律,从相空间几何推导出切换面处轨线变化的Jacobi矩阵;然后,对该矩阵进行QR分解,从而利用R的对角线元素实现Lyapunov指数的切换补偿;最后,将新算法应用到平面双螺旋混沌系统、Glass网络和航天器供电系统三个实例中,并将计算结果与Poincaré映射方法的计算结果进行比较,对新算法的有效性进行验证.

英文摘要:

Lyapunov characteristic exponent is significant for analyzing nonlinear dynamics. However, most algorithms are not applicable for the switching system. According to the traditional Jacobi method, in this paper we propose a new algorithm which can be used to compute n Lyapunov exponents for an n-dimensional switching system. We first study the geometric dynamics of two adjacent trajectories near the switching manifold, and obtain a compensation Jacobi matrix caused by switching. Then with QR-decomposition of this matrix, we compensate for the diagonal vector of R to realize the Lyapunov exponent expansion. Finally, we use the algorithm in a two-dimensional double-scrolls system, the Glass network and a spacecraft power system, and show its correctness and effectiveness by comparing the results with the Poincaré-map method.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876