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混沌控制与同步理论是非线性科学领域的重要分支,由于它们在物理、化学、生物、保密通信和信息处理等众多领域具有广泛的实际应用价值,因而备受关注,成为了中外学者的研究热点之一。目前,人们已经提出了丰富的混沌同步方法。然而,在实际应用中,受到实际物理器件的制约和外界微扰等因素的干扰,有些传统的同步方法容易遭到破坏,操作性不强。滑模控制方法(sliding mode control,SMC)由于具有同步速度快、良好的鲁棒性和无需系统在线识别等优点,在混沌控制领域中得到了相当的关注。经过60余年的发展历程,滑模控制已经成为控制理论中相对独立的研究分支,已经广泛地应用到了混沌同步的领域当中。本文基于滑模变结构控制理论,探讨了同结构Lorenz系统的混沌同步和以Lorenz系统为节点的星型网络同步。
本文内容分为四部分:(1)概述了混沌的定义和混沌的基本特征、混沌控制、混沌同步的基本类型以及若干典型的混沌同步方法;(2)叙述了滑模变结构控制的基本原理、实现条件、研究动态和在混沌同步中的应用;(3)基于Lyapunov稳定性理论设计一个非线性滑模面,根据滑模变结构控制理论提出一个滑模控制器方案,解决了受外界微扰影响的Lorenz混沌系统的同步问题;(4)作为上述滑模控制方案的进一步探讨,在简单归纳了复杂网络的基本概念、基本特征和基本模型的基础上,对于星型网络模型设计了变结构滑模控制器,实现了Lorenz混沌系统的星型复杂网络的同步;(5)全文的总结和展望。
经理论和计算机仿真模拟证明,基于这种变结构滑模控制实现同结构Lorenz混沌系统的同步和以Lorenz混沌系统为节点的星型复杂网络的同步是有效可行的。可以预见,滑模混沌控制的理论和方法日趋成熟,在混沌的同步控制方面可以获得更加广泛的应用。