連續(xù)混沌系統(tǒng)有限時(shí)間同步方法的研究.pdf

1、混沌是確定性的非線性系統(tǒng)中出現(xiàn)的類隨機(jī)現(xiàn)象。混沌運(yùn)動(dòng)是一種復(fù)雜的動(dòng)態(tài)行為，具有對(duì)初始條件極端敏感、在相空間狀態(tài)有界等特點(diǎn)?；煦缤绞腔煦缪芯康囊粋€(gè)重要方面，混沌同步在保密通信、信息科學(xué)以及生命科學(xué)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“非奇異終端滑模控制理論及應(yīng)用的研究”(60474016)的資助下，本文深入研究了連續(xù)混沌系統(tǒng)的同步方法以及在保密通信中的應(yīng)用問(wèn)題。 首先，本文對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)混沌同步的方法及其在保密通信中

2、的應(yīng)用研究進(jìn)行了詳細(xì)地綜述，闡述了混沌以及混沌系統(tǒng)的有關(guān)概念、定義和特性，并對(duì)混沌同步的方法及應(yīng)用研究的歷史，現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)與分析。 針對(duì)線性反饋同步方法不能保證混沌系統(tǒng)的單調(diào)同步化的問(wèn)題，本文首先對(duì)于理想的混沌系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種終端滑模同步控制器，使得兩個(gè)混沌系統(tǒng)能夠在有限時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)同步。然后，就混沌同步中經(jīng)常遇到外部干擾等不確定性問(wèn)題時(shí)，本文研究了滿足匹配條件的和不滿足匹配條件的混沌系統(tǒng)的同步方法，設(shè)計(jì)了一種終端滑模

3、同步控制器，保證兩個(gè)混沌系統(tǒng)的誤差系統(tǒng)在有限時(shí)間內(nèi)到達(dá)滑模，并漸近收斂到原點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了混沌系統(tǒng)的同步。所提出的方法，具有魯棒性，其同步響應(yīng)速度快，提高了同步的效率和可靠性。 針對(duì)具有下三角結(jié)構(gòu)非線性輸入的特殊類型的混沌系統(tǒng)，提出利用Backstepping法和終端滑模相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)一類存在參數(shù)攝動(dòng)或外部擾動(dòng)的混沌系統(tǒng)的同步，設(shè)計(jì)了一種具有特殊的終端滑模超曲面及相應(yīng)的同步控制策略，使得兩個(gè)混沌系統(tǒng)輸出之間的誤差狀態(tài)在有限時(shí)間內(nèi)依次

4、地收斂到平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了混沌系統(tǒng)的有限時(shí)間同步。 以上混沌同步方法的討論中，被動(dòng)混沌系統(tǒng)是利用主動(dòng)混沌系統(tǒng)的狀態(tài)和被動(dòng)混沌系統(tǒng)的狀態(tài)作為控制。但是，這類混沌同步方法存在下列問(wèn)題：需要主動(dòng)混沌系統(tǒng)的所有狀態(tài)變量，即不能保證主動(dòng)混沌系統(tǒng)到被動(dòng)混沌系統(tǒng)的同步信號(hào)為一個(gè)單變量信號(hào)。因此，文中研究基于觀測(cè)器方法的混沌系統(tǒng)同步問(wèn)題。文中在已經(jīng)解決理想的混沌系統(tǒng)的觀測(cè)器同步方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)一類具有多個(gè)不同非線性輸入的不確定主動(dòng)混沌系統(tǒng)，首先提

5、出了一種魯棒滑模觀測(cè)器。該魯棒滑模觀測(cè)器的參數(shù)選取不需要求解大量方程，只需要配置誤差系統(tǒng)特征值，對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)攝動(dòng)和/或外部干擾具有魯棒性。然后，把該魯棒滑模觀測(cè)器用于多個(gè)非線性輸入的不確定混沌系統(tǒng)的同步，解決了存在外部干擾和/或參數(shù)攝動(dòng)的混沌系統(tǒng)的同步問(wèn)題，保證了同步方法的魯棒性，且通過(guò)設(shè)計(jì)滑模，可以調(diào)整混沌系統(tǒng)同步速度，不僅實(shí)現(xiàn)低維的混沌系統(tǒng)的同步，而且能實(shí)現(xiàn)高維的超混沌系統(tǒng)的同步。 混沌系統(tǒng)同步方法所追求的最理想的方法是：利

6、用傳輸一個(gè)單變量信號(hào)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或者兩個(gè)以上混沌系統(tǒng)的同步。但是，以上混沌同步方法不能保證從主動(dòng)混沌系統(tǒng)傳輸?shù)奖粍?dòng)混沌系統(tǒng)的同步信號(hào)為單變量信號(hào)。本文研究?jī)深惢煦缦到y(tǒng)的同步，第一類：對(duì)含有兩個(gè)以上非線性項(xiàng)的混沌系統(tǒng)的同步；第二類：兩組或者兩組以上的混沌系統(tǒng)的同步。針對(duì)上述兩類混沌系統(tǒng)的同步問(wèn)題，本文以信號(hào)時(shí)分復(fù)用的思想為基礎(chǔ)，提出一種利用一條傳輸線傳輸多維同步信號(hào)的方法，解決了利用單通道實(shí)現(xiàn)混沌系統(tǒng)的同步問(wèn)題，既節(jié)約了同步所需的設(shè)備成本，又