混沌系統(tǒng)的同步控制.pdf

1、由于混沌系統(tǒng)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性和光輝燦爛的應(yīng)用前景,混沌系統(tǒng)的控制已發(fā)展成為當(dāng)前國(guó)際控制界的研究熱點(diǎn)之一,而混沌系統(tǒng)的同步控制又是當(dāng)前控制領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題之一.通過(guò)對(duì)混沌系統(tǒng)、同步種類及其同步控制方法理論和應(yīng)用的研究,為混沌系統(tǒng)的同步控制方法及其在保密通信中的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論支撐和創(chuàng)建實(shí)用的方法.本文以多種常見混沌系統(tǒng)為研究對(duì)象,利用Lyapunov穩(wěn)定性理論,討論了容錯(cuò)觀測(cè)器同步、完全交錯(cuò)投影同步、傳遞投影脈沖同步、組合-組合同步和

2、復(fù)合同步問(wèn)題.本文的主要內(nèi)容如下：
　　針對(duì)以前研究的觀測(cè)器微分包含同步,沒(méi)有考慮到干擾、參數(shù)和故障的影響,本文充分考慮三者共存的情況,討論了基于全維觀測(cè)器和降維觀測(cè)器微分包含系統(tǒng)的容錯(cuò)同步.在有關(guān)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)假設(shè)下,考慮全維觀測(cè)器作為響應(yīng)系統(tǒng)的混沌同步.由于響應(yīng)系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)干擾、參數(shù)和故障的影響,全維觀測(cè)器可視為一個(gè)魯棒自適應(yīng)觀測(cè)器.隨后,降維觀測(cè)器作為響應(yīng)系統(tǒng),通過(guò)選擇一個(gè)特殊的增益矩陣,不受干擾和參數(shù)的影響,魯棒性更強(qiáng).因此降維

3、觀測(cè)器同步比全維觀測(cè)器同步有一定的優(yōu)勢(shì).全維觀測(cè)器和降維觀測(cè)器微分包含系統(tǒng)的容錯(cuò)同步研究,充分認(rèn)識(shí)到干擾、參數(shù)和故障的影響,這對(duì)將來(lái)的應(yīng)用提供很好的理論基礎(chǔ).
　　針對(duì)以前研究的混沌系統(tǒng)相應(yīng)狀態(tài)變量的投影同步,研究了混沌系統(tǒng)的完全交錯(cuò)投影同步,并對(duì)混沌系統(tǒng)進(jìn)行了參數(shù)識(shí)別研究.通過(guò)選擇合適的輸入控制信號(hào)和參數(shù)自適應(yīng)律,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相同和不同混沌系統(tǒng)部分耦合的完全交錯(cuò)投影混沌同步.完全交錯(cuò)投影混沌同步包含完全同步、混雜交錯(cuò)同步、微分耦合和

4、參數(shù)識(shí)別等特殊情況,綜合各種思想的優(yōu)勢(shì)使得保密通信更加安全可靠.更多交錯(cuò)因子的靈活選擇,在一定程度上增加了破譯的難度,使得保密通信安全性大大增加.
　　針對(duì)傳統(tǒng)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和一個(gè)響應(yīng)系統(tǒng)同步模型,很少研究者討論多個(gè)混沌系統(tǒng)同步.本文研究了通過(guò)脈沖控制實(shí)現(xiàn)多混沌系統(tǒng)的部分延遲耦合傳遞投影同步.根據(jù)脈沖微分方程理論和Lyapunov穩(wěn)定性理論,設(shè)計(jì)新的自適應(yīng)控制器,從而推導(dǎo)出脈沖控制下多個(gè)混沌系統(tǒng)同步.綜合投影同步和脈沖控制的優(yōu)勢(shì),

5、利用脈沖控制的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的傳遞投影同步,使得保密通信的安全性大大增加.對(duì)于傳遞投影同步的方案,故障不影響同步功能的實(shí)現(xiàn),多系統(tǒng)能夠克服故障成功實(shí)現(xiàn)混沌同步,有一定的容錯(cuò)性.
　　針對(duì)組合同步中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和一個(gè)響應(yīng)系統(tǒng)同步模型,研究了在有限時(shí)間內(nèi)通過(guò)滑?？刂茖?shí)現(xiàn)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組合與兩個(gè)響應(yīng)系統(tǒng)的組合同步.基于Lyapunov穩(wěn)定性理論,結(jié)合自適應(yīng)律和有限時(shí)間內(nèi)的滑?？刂品椒?設(shè)計(jì)組合滑?？刂破?促使有限時(shí)間內(nèi)到達(dá)給定的滑模面,

6、使得系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)組合-組合同步.組合后的混沌路徑更加復(fù)雜,使得保密通信更加安全.所有混沌系統(tǒng)的組合分別可以作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和響應(yīng)系統(tǒng),設(shè)計(jì)一種通用的系統(tǒng)組合作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),一種通用的系統(tǒng)組合作為響應(yīng)系統(tǒng),根據(jù)終端滑模面設(shè)計(jì)通用滑模控制律來(lái)完成組合-組合同步.根據(jù)實(shí)際需求,選擇相應(yīng)的系統(tǒng)或系統(tǒng)組合,確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和響應(yīng)系統(tǒng)相應(yīng)的加權(quán)參數(shù)值實(shí)現(xiàn)混沌系統(tǒng)同步.對(duì)于將來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)同步或系統(tǒng)組合同步,不需要重新設(shè)計(jì)控制器,節(jié)省了大量的時(shí)間和精力,有一定的優(yōu)越性

7、.
　　組合同步及組合-組合同步實(shí)質(zhì)是混沌系統(tǒng)的加權(quán)組合構(gòu)成的新系統(tǒng)與響應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行同步,但是以前系統(tǒng)的加權(quán)組合是系統(tǒng)之間的加法和減法運(yùn)算,混沌系統(tǒng)之間的乘法尚沒(méi)有人探究.本文提出一種新的同步方式復(fù)合同步,這種同步模型有三個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和一個(gè)響應(yīng)系統(tǒng).基于Lyapunov穩(wěn)定性理論,結(jié)合自適應(yīng)控制,得到實(shí)現(xiàn)復(fù)合同步的滿足條件.根據(jù)這個(gè)思想,運(yùn)用四個(gè)憶阻混沌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了復(fù)合同步及其保密通信.在這種方法里,三個(gè)憶阻混沌系統(tǒng)的復(fù)合系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)系

8、統(tǒng),在概念上分為比例驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和基驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).這三個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)合系統(tǒng)不但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,而且還保持憶阻混沌電路的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為,更難預(yù)測(cè)混沌路徑,確保了保密通信的安全.另外,把傳遞信號(hào)分割成不同的信號(hào)分別加載在這三個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上,在一定程度上,具有更強(qiáng)的反攻擊和反解碼的能力,比以前的模型進(jìn)行保密通信更加安全.
　　本文詳細(xì)地從混沌系統(tǒng)和同步方式兩方面探究混沌同步問(wèn)題,進(jìn)一步拓展了混沌理論和保密通信理論,對(duì)保密通信具有一定的理論指導(dǎo)意