自由浮动冗余度空间机器人的混沌识别与控制

建立空间冗余度机器人基于关节空间的PD控制下系统运动学方程,推导了系统的广义雅克比矩阵,指出空间机器人和地面机器人在运动学上的不同.以空间三自由度机器人为例,应用混沌数值分析方法中的相图法,Poincare截面法和最大Lyapunov指数法对上述模型进行了计算机仿真.研究发现,不同的PD控制参数和末端执行器期望轨线,均能导致系统的混沌运动.对以上混沌系统设计状态延迟反馈控制器,仿真研究表明,在适当参数下系统由复杂的混沌运动转变为规则的周期运动.该研究为解决空间冗余度机器人关节"漂移"问题提供了新方法.     

一种参数调制的混沌保密通信方案的分析

分析了一种基于混沌参数调制的保密通信方案。该方案中,有用信号隐藏在混沌参数中,混沌复合信号作为传送信号,接收端响应系统与发射端驱动系统达到同步,用一个非线性滤波器恢复出隐藏于混沌参数的信息信号,在Matlab环境下Simulink仿真平台,搭建模块图,仿真并得出最佳滤波器参数,理论与数值模拟的结果表明,信息信号能有效恢复,实现保密通信。     

两种混沌同步方案的比较

混沌是非线性系统中常见的现象,混沌同步有着非常重要的应用价值。实现混沌同步有多种方法,但各种实现方法之间差异较大,各有优缺点。这里通过mulitisim2001对电路进行仿真,用具体的实验数据和图形,说明驱动-响应同步方案及耦合同步方案两种方法,在原理、两同步子系统中是否相互影响,以及同步时间及应用范围方面的差异,并给出调整电路参数对实验结果的影响。     

超混沌系统的控制分析

论文采用系统变量的比例微分反馈法研究了六阶耦合Chua电路的超混沌和非自治强迫布鲁塞尔振子的混沌控制问题。理论分析和数值研究表明：对于超混沌系统的控制，只用一个变量进行反馈通常是不充分的，一般至少需要两个变量进行反馈，才能实现超混沌的控制目标。     

基于脉冲同步的混沌雷达信号延迟方法

提出一种基于脉冲同步技术的混沌雷达信号延迟方法。该方法首先对混沌信号进行滤波；然后对滤波输出进行采样量化，采用数字技术延迟实现量化的信号；最后通过脉冲同步系统来恢复原信号，实现混沌信号的延迟。文章给出了方法的系统实现结构，并发展了一个新的脉冲同步方法。通过计算最大条件Lyapunov指数，研究了滤波器带宽和最小采样频率之间的关系并讨论了采样和量化对系统性能的影响。仿真结果表明本文方法的有效性。     

欧拉动力学方程中的新混沌吸引子及其分析

分析了欧拉动力学方程的非线性特性,包括自由刚体的等能周期运动及受扰刚体的各种周期、准周期和混沌运动;以Newton-Leipnik系统、Lorenz系统族为该系统的特例,得出了与轨道流形理论不同的吸引子存在结论;发现了连续动力学系统的周期、准周期吸引子及一大类新的混沌吸引子;分析了系统的敛散机制和各类吸引子的结构特征。     

电磁场中薄板的混沌运动

在给出的横向磁场与机械载荷共同作用下薄板的振动方程的基础上,应用Galerkin法将薄板的振动方程简化为无扰动和扰动两种情形。针对扰动系统采用Melnikov方法得到系统存在n阶次谐波轨道,并给出了该系统存在Smale马蹄变换意义下的混沌现象的临界条件。     

目标机动条件下的定点伴飞控制方法研究

对目标机动条件下的定点伴飞控制进行了研究。根据相对运动关系,建立适于伴飞模式的相对运动方程,将目标机动大小作为未知量加入相对运动方程,构建不确定系统。用LQR和Lyapunov法结合的方式设计相应定点伴飞控制律。理论证明了在目标机动时该控制律仍能实现系统的渐近稳定。仿真结果验证了该控制律的有效性。     

考虑非线性因素的谐波齿轮传动动态误差研究

为了研究谐波齿轮系统动态误差的非线性因素的动力学响应行为,推导其动态误差的 近似解,本文考虑谐波齿轮啮合摩擦、扭转刚度等非线性因素,利用拉格朗日方程建立谐波 齿轮系统动态误差动力学方程,运用广义能量法构造李雅普诺夫函数,判断其动态系统稳定 性,并应用多尺度法得到不同频率谐波的强迫激励下动态误差的近似解及频响应方程,最后 通过数值方法对HDC-40-050型谐波减速器加以验证。结果表明,所推导的动态误差的近 似解 与数值分析结果几乎一致,验证了近似解的准确性,这对谐波齿轮传动系统的动态误差分析 与控制具有指导意义和应用价值。
     

混沌系统的自适应同步电路设计

基于自适应控制、混沌同步及电路原理,针对Chua电路,设计了一种混沌自适应同步电路,并用Multisim2001对该电路进行仿真,结果表明,该电路能更好地实现两个混沌系统的自适应同步。     

混沌二相编码雷达引信研究

研究了混沌系统在二相编码雷达引信中的应用，从雷达信号波形设计的角度，研究和对比分析了四种典型混沌系统产生的二相伪随机码的各种性质，实验结果表明，基于这几种混沌模型的二相编码都具有良好的平衡性，随机性，游程性和模糊性，而这其中又以Logistic编码为最佳。根据对Logistic模型编码信号进行的模糊分析，认为在于该模型的二相伪随机编码在雷达引信波形方面具有很大的应用潜力。     

多混沌系统的自适应同步电路设计

目前利用鲁棒自适应同步原理实现多个Chua混沌同步电路并不多,文中针对这一点利用自适应控制、混沌同步及电路原理,设计了一种混沌自适应同步电路,并用Multisim2001对该电路进行仿真,结果表明,该电路可使多个Chua电路达到自适应同步。     

一类由混沌映射产生扩频序列的方法

基于两个拓扑共扼的混沌映射具有相同的动力学行为这一特性 ,提出构造与帐篷变换拓扑共轭的映射 ,以此来产生扩频序列 ,并从理论上分析其相关特性 ,最后 ,计算机仿真验证了理论分析的正确性。     

再入飞行器滚动时域轨迹混沌优化设计

针对传统轨迹优化方法计算量比较大需要离线实现,以及对于初值选取比较敏感等问题,提出了一种基于预测控制的临近空间再入飞行器滑翔轨迹设计的实时优化策略。该算法通过将全局非线性优化问题转换成有限时域内的一维变量滚动时域次优化问题,利用均匀采样结合混沌搜索策略,给出了过载、动压和热流等多种过程约束下的次优攻角计算策略。通过合理调整目标函数中不同物理量权重的比例关系,分别得到弹跳形式和平稳滑翔形式的轨迹特征。该算法可以在不提供初始猜测值的情况下在线实现,为几种不同的轨迹形式提供了统一的生成框架;得到的可行次优轨迹曲线还可作为非线性规划方法的初值进一步优化。数学仿真结果说明了该算法的有效性。     

Maximum Lyapunov Exponents for Chaotic Rotation of Natural Planetary Satellites

Based on the Chirikov approach [1, 2] within the context of the theory of separatrix mappings, we suggest and substantiate a simple method for estimating the maximum Lyapunov characteristic exponent (MLCE) of motion in a chaotic layer in the neighborhood of nonlinear resonance separatrix of a Hamiltonian system under an asymmetric periodic perturbation. For a number of natural planetary satellites, using this method, the estimates are made of the MLCE of chaotic rotation (relative to the center of mass) in the main chaotic layer, i.e., in the chaotic layer in the neighborhood of a synchronous resonance separatrix. The value of the MLCE is determined by an orbital eccentricity and by the parameter of the satellite's dynamic asymmetry. The quantity inverse to the MLCE gives a typical time of predictable rotational motion.     

Chaotic oscillations of spacecraft with an elastic radially oriented tether

A mechanical system consisting of a spacecraft with weightless elastic tether and load is considered in the paper. The spacecraft motion under the action of tensile force of a radially oriented tether is investigated. It is shown that elastic tether oscillations can result in appearance of chaotic modes of spacecraft motion. By means of the Melnikov method a condition is obtained, allowing one to determine the measure of damping sufficient for prevention of these chaotic modes. The influence of system’s mass-geometric and elastic characteristics on the form of phase portrait and on the value of periodic disturbance, caused by oscillations of the elastic vertical tether, is studied.     

一类受周期扰动航天器的混沌姿态运动

研究了航天器从绕最小惯量主轴到最大惯量主轴旋转的姿态机动过程中的混沌现象。考虑到航天器内部或外部的振动部件的影响,假设两个主轴的转动惯量为时间的周期函数,同时还考虑了航天器内结构阻尼以及稀薄气体阻力的影响。应用高维的Melnikov方法,求解姿态机动过程中产生混沌的条件的解析表达式,且得到的阀值条件是扰动系统参数的函数。最后对该阀值条件进行了数值验证。