混沌系统的动力学行为分析及控制与同步

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在电力系统的运行过程中,有时会因系统参数或外部扰动的变化,使系统产生低频振荡现象,导致系统出现混沌运动、周期运动等不利于系统稳定的行为,因而,研究电力系统的动力学行为对电力系统稳定运行具有重要的意义.本文主要研究了电力系统三阶模型的动力学行为和控制问题.第一部分,讨论了整数阶电力系统三阶模型的动力学行为及控制与同步问题.利用现有的电力系统三阶数学模型进行了数值仿真,得到了对应的微分方程组的分岔图、Lyapunov指数图、相图等,进而分析了系统参数的变化对系统动力学行为产生的影响,得到了系统在一定条件下会随着系统参数的变化出现Hopf分岔现象和混沌现象,通过计算系统的向量场散度,验证了系统是耗散的,并计算了系统的分维数.在出现混沌时,利用李雅普诺夫稳定性理论,分别给出了自适应控制和非线性反馈控制两种控制方案,此外讨论了某些参数未知时控制器设计方案.通过构造Lyapunov函数在理论上证明了三种方案可以使系统达到渐近稳定.随后,考虑了系统参数全部未知时系统的驱动与响应同步问题.最后对三种控制方案及同步问题进行了数值仿真.第二部分,讨论了分数阶电力系统三阶模型的动力学行为和控制问题.首先,讨论了系统的稳定性随系统阶次的变化,即系统参数不变,只改变系统的阶次,借助于分数阶分岔图和最大Lyapunov指数图,计算并仿真验证了同量分数阶系统与非同量分数阶系统出现混沌的大致阶次.随后,主要讨论了分数阶系统的控制问题.类比于整数阶的控制设计方案,提出了参数已知时分数阶的两种混沌控制方案,即:自适应控制、非线性反馈控制,随后提出了一个参数未知时的控制器设计方案,最后对所有方案进行了数值验证.
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