CSTR振蕩體系的動力學行為及控制.pdf

1、自B-Z反應(yīng)中的振蕩現(xiàn)象被揭示以來，各種化學振蕩體系中的非線性現(xiàn)象一直是國內(nèi)外研究的前沿課題之一。由于化學反應(yīng)在實際生產(chǎn)中的巨大應(yīng)用價值，許多學者在該領(lǐng)域做出了大量的工作。近年來，迅速發(fā)展的現(xiàn)代非線性理論為各種復雜現(xiàn)象的深入探索提供了有力的工具。本文運用現(xiàn)代非線性分析方法，探討了CSTR振蕩體系的復雜現(xiàn)象及其機理，分析了不同物理參數(shù)、初始條件、時滯和耦合等因素對系統(tǒng)的動力學行為的影響，進而揭示了其復雜運動的本質(zhì)。此外，對CSTR振蕩體系

2、的反同步與控制問題也進行了初步探討。主要內(nèi)容包括以下幾個方面的工作：
　　 首先，給出了三變量CSTR自催化反應(yīng)系統(tǒng)隨著參數(shù)的變化經(jīng)由Hopf分-岔走向混沌的道路，分析了時滯反饋對原系統(tǒng)動力學行為的影響。分別探討了時滯反饋對原系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)，周期運動和混沌狀態(tài)的影響。數(shù)值仿真結(jié)果表明，時滯反饋可以用于控制反應(yīng)過程，既可使系統(tǒng)從有序走向混沌，也可以從混沌走向有序。
　　 其次，在同時考慮溶液流動造成的時滯與入料溶液流速的擾動

3、時，討論了兩種典型外激勵頻率下耦合CSTR振蕩體系的復雜動力學行為。當外激勵頻率為原自治系統(tǒng)的固有頻率時，反應(yīng)過程中出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)復雜的混沌吸引子和概周期運動，存在混沌由倍周期分岔演變?yōu)樾碌幕煦缥拥倪^程；當外激勵頻率與自治系統(tǒng)的固有頻率存在量級上差別時，Hopf分岔提前發(fā)生，反應(yīng)過程中存在概周期運動，且存在概周期解的空間軌跡不斷擴大而后演化為周期解的過程。數(shù)值模擬結(jié)果表明，在兩種情況下系統(tǒng)的動力學行為差別很大，擾動頻率的加入會明顯改變系

4、統(tǒng)的動力學演化過程。
　　 再次，設(shè)計了一種入料溶液流速隨CSTR中溶液濃度的改變而改變的反應(yīng)系統(tǒng)，并考慮由控制系統(tǒng)造成的時滯，給出了相應(yīng)的數(shù)學模型。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，入料溶液的流速及濃度參考值均對系統(tǒng)的動力學行為有很大的影響，系統(tǒng)呈現(xiàn)出與原系統(tǒng)不同的動力學行為，反應(yīng)過程中出現(xiàn)了概周期運動和倒倍周期分岔等豐富的動力學現(xiàn)象。
　　 最后，討論了耦合CSTR振蕩體系的延遲反同步控制問題。在反應(yīng)系統(tǒng)中，將反應(yīng)誤差重新定義為實際