含有扰动的分数阶混沌系统同步研究

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分数阶混沌同步是非线性领域的一项重要课题。混沌分数阶系统的同步由于其在安全通信和控制处理中的潜在应用而开始引起越来越多的关注。但是在实际应用中由于测量技术的局限性,缺乏相关经验理论而存在着许多不可避免的不确定性。另外,系统的外界不确定扰动更是会经常影响系统的表现。本文结合分数阶自适应控制理论、滑模控制、有限时间控制理论以及扰动观测器的思想,针对含有各类扰动的分数阶混沌系统,设计出合适的控制器进行同步控制。并利用李雅普诺夫稳定性理论对系统的稳定性进行分析。首先针对具有参数扰动的混沌同步问题,对于同结构的分数阶超混沌Lorenz系统,设计出参数估计自适应率以及反馈控制器,成功实现了超混沌Lorenz系统的主从同步。随后将同结构延伸到异结构的控制中来,选取驱动系统为分数阶Lorenz系统,响应系统为分数阶Lü系统。成功设计出控制器和自适应率达到异结构同步。成功消除了参数扰动对分数阶混的同步的影响。随后,考虑未知外界扰动的问题,采取具有强鲁棒性的滑模控制手段,对分数阶混沌系统进行同步控制。先采取线性滑模控制,提出一种线性滑模面证明滑模面的收敛性。随后设计出自适应滑模控制器,可以使得具有外界扰动的系统状态收敛于滑模面。针对线性滑模控制的不足,通过引入分数阶终端滑模控制方法,设计出一种非奇异终端滑模面以及滑模控制器和扰动自适应率,经过理论推导及数值仿真,大大缩短了同步时间。最后针对滑模控制的不连续性导致的抖振问题,基于扰动观测器的理论进行了分析。设计出一种扰动观测器,此扰动观测器可以精准快速地估计并反馈补偿出系统存在的外界不确定扰动。结合扰动观测器,设计反馈控制器,在实现控制精度以及控制速度的同时,成功削弱了系统的抖振,仿真结果表明,这种控制思路较之前的工作更具有优势性。
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