一类不确定混沌系统的控制与同步

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近年来,混沌控制与同步的研究引起人们极大的兴趣,并成为当前混沌研究的一个热点。混沌控制与同步的发展不仅为非线性动力学与控制领域的旧问题提供圆满的解答;也带来了新的思想和新的技术,本文就此领域的相关问题展开系列研究。首先,基于主动控制思想,针对一类具有未知参数干扰的混沌系统,根据盖格尔圆定理,微分方程解的定理,提出了两种同步方案。第一种方案在未知干扰有界且界确定的基础上,通过引入自适应补偿项消除未知干扰,再根据盖格尔圆定理得出了控制器线性部分参数取值的一般范围,最后通过李亚普诺夫方法证明到误差收敛到零。第二种方案在未知干扰有界但界不确定的基础上,通过引入高增益控制器,并由盖格尔圆定理得出了控制器线性部分参数取值的一般范围,该方案可以使同步误差收敛到零的任意小的邻域内。其次,分别利用扩张和降维观测器思想对一类不确定混沌系统提出了控制和同步方案。首先对具有非线性输入的不确定混沌系统,引入扩张观测器观测出系统的未知函数和不可测量的状态变量,再利用观测出的函数和状态变量设计控制器,通过理论分析,证明跟踪误差渐近收敛到零。第二种方法对一类具有特定结构的不确定系统基于降维观测器思想提出了一种同步方案,该方法通过等价结构变换将系统转化为一种特殊的结构,再设计降维观测器,该方法无需知道外部干扰的任何信息,且取消了参考文献中对系统非线项的限制,不必引入辅助变量,设计方法简单。通过理论证明这种同步误差是收敛到零的。第三:针对一类时滞不确定的混沌系统提出了一种同步方案,滞后时间是未知的,参数干扰项满足一定的条件。针对系统的未知时间滞后常数,通过构造具有自适应时间滞后的响应系统,通过自适应调节来逼近未知时间滞后常数。对参数干扰项,在响应系统中构造与之结构相匹配的干扰项来消除干扰。最后通过构造Lyapunov-Krasovskii functional,证明了所设计的响应系统能渐近跟踪到原来的时滞混沌系统。最后对一类具有死区非线性输入的不确定混沌系统的控制问题。通过引入死区非线性控制项,有效的消除了实际中由于死区非线性输入的存在而引起的不良控制效果,设计控制器过程中对系统的死区模型无需任何限制条件,同时引入扩张观测器,从而只需要知道系统的一个状态,就可以观测出系统待确定的未知信息。通过本文的研究,较好的解决了一类不确定混沌系统的同步与控制问题,相关仿真结果表明所设计的方法的有效性。
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