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《吉林大学》 2014年
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典型离散系统的混沌动力学研究

徐红梅  
【摘要】:混沌系统是混沌理论研究和混沌应用的重要组成部分,充分了解混沌系统的混沌行为和混沌形成机理,能够实现混沌的控制和反控制。传统的非线性行为分析方法是从线性或确定性的角度分析和研究,往往不能满足控制性能日益提高的要求,本论文在前人工作的基础上,对混沌系统的非线性特性进行了深入研究。以典型的离散动力系统Logistic映射和开关变换器为例,将拓扑共轭理论、符号动力学、相对熵和信息熵等理论有机结合起来,并将这些理论应用到这两种典型离散动力系统的研究中,得到了一些新的混沌动力学行为指标,从而证明了本文所提出的方法的正确性和有效性,进一步丰富了混沌理论,为混沌理论的工程应用打下基础,并在文章的最后设计了基于电压和电流双环控制的串联型开关变换器。 本文将相对熵理论应用于具有混沌特征的典型Logistic映射的混沌状态分析中,提出了基于符号动力学和时间不可逆性量化Logistic映射混沌特性的新指标。首先将Logistic混沌系统的数值序列转化为符号序列,选择合适的符号序列长度和编码长度,通过一系列推导得出Logistic混沌系统存在时间不可逆性,相对熵可以量化处于混沌状态的Logistic系统离开平衡状态的距离,并且相对熵的数值与混沌系统的初始值x0无关,只取决于系统的参数μ,进而证明了并非混沌系统的所有特征参数都具有初值依赖性。 本文对基于相对熵理论的开关变换器的时间不可逆性进行研究,提出了一种量化开关变换器处于混沌状态时的离开平衡状态的新的动力学行为指标。由于开关变换器处于电感电流不连续状态时可以等效为一阶的离散动力系统,文中以典型的DCM Boost变换器为例,基于拓扑共轭理论将数值序列以粗粒化的形式转化为符号序列,运用滑动窗口的方法,计算得出转化后的符号字频率,进而通过计算前向和后向序列的概率比值,得出了DCM Boost开关变换器的相对熵数值。由于相对熵值可以量化开关变换器的混沌状态离开平衡状态的距离,从而可以对开关变换器混沌系统的变化趋势做出合理的预判,为揭示开关变换器的非线性特性提供新的思路和方法。也进一步证明了相对熵理论对于处于混沌状态的开关变换器分析的适用性。 在基于信息熵理论分析开关变换器的混沌特性的研究中,本文针对开关变换数值序列的分布特点,结合信息熵理论提出了直接计算开关变换器数值序列分布特征。文中基于一阶不连续导电模式Buck和Boost变换器,讨论参数变化时对应的信息熵。研究结果表明,熵增加原理的前提下,信息熵能够区分周期态和混沌行为,随着反馈参数k的增加,信息熵趋近理论极大值,当初始值x0变化时,对应的数值序列信息熵的没有改变,证明了混沌系统的信息熵不具有初始值依赖关系。由于开关转换器的数字序列满足一定的分布特征,从宏观数值分布的开关变换器混沌系统做出合理的预期,为进一步理解混沌和混沌控制开关变换器的特点提供了理论依据。 本文的最后设计了基于电压和电流双环控制的串联型Buck开关变换器。实验结果表明控制电路采用电压、电流双环控制,因此电路响应快,限制了开关管的最大电流,极大地改善了工作特性,在输入电压在20~90V范围改变时频率较稳定,接入容性负载时工作状态影响较少,且具有短路和过流保护功能。这种电源成本低、工作稳定,可使用在宽电压工作的工业用各种报警器产品和爆闪式信号灯中。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM46;O415.5

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 包伯成;许建平;刘中;;斜坡补偿Buck变换器工作状态域估计[J];电子学报;2009年12期
2 罗晓曙,汪秉宏,陈关荣,全宏俊,方锦清,邹艳丽,蒋品群;DC-DC buck变换器的分岔行为及混沌控制研究[J];物理学报;2003年01期
3 陈菊芳,程丽,刘颖,彭建华;延迟变量反馈法控制离散混沌系统的电路实验[J];物理学报;2003年01期
4 戴栋,马西奎,李小峰;一类具有两个边界的分段光滑系统中边界碰撞分岔现象及混沌[J];物理学报;2003年11期
5 肖方红,阎桂荣,韩宇航;混沌伪随机序列复杂度分析的符号动力学方法[J];物理学报;2004年09期
6 周宇飞,陈军宁,谢智刚,柯导明,时龙兴,孙伟锋;参数共振微扰法在Boost变换器混沌控制中的实现及其优化[J];物理学报;2004年11期
7 李明,马西奎,戴栋,张浩;基于符号序列描述的一类分段光滑系统中分岔现象与混沌分析[J];物理学报;2005年03期
8 赵益波,罗晓曙,方锦清,汪秉宏;电压反馈型DC-DC变换器的稳定性研究[J];物理学报;2005年11期
9 杨汝;张波;;开关变换器混沌PWM频谱量化特性分析[J];物理学报;2006年11期
10 张佃中;;非线性时间序列互信息与Lempel-Ziv复杂度的相关性研究[J];物理学报;2007年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾荣宝;;跟踪技术与混沌(英文)[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年02期
2 陈华;杜磊;庄奕琪;陈文豪;唐冬和;李晨;;散粒噪声用于纳米电子器件与结构的量子效应表征[J];微纳电子技术;2009年04期
3 梁廷伟;王祁;;直升机桨叶混沌振动控制[J];北京航空航天大学学报;2007年04期
4 王世红,肖井华;一维复数金兹堡-朗道方程的时空行为[J];北京邮电大学学报;1999年04期
5 龚德纯;秦光戎;李蓉;;一个比较完整的参数空间剖面图[J];北京师范大学学报(自然科学版);1986年03期
6 邹健;胡岗;;从三维环面到混沌[J];北京师范大学学报(自然科学版);1987年02期
7 姜宗福;马本堃;杨丽佳;;Landau-Hopf道路到混沌[J];北京师范大学学报(自然科学版);1990年03期
8 刘大禾;;体积全息图衍射效率的极限问题[J];北京师范大学学报(自然科学版);1991年01期
9 高军杨;杨存基;;涉及重整化变换的有理映照族[J];北京师范大学学报(自然科学版);2010年01期
10 司建国;;关于Feigenbaum函数方程的解析解[J];滨州师专学报;1991年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈树辉;沈建和;;基于增量谐波平衡法的马休-杜芬振子分岔及通往混沌道路的分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
2 方同;;有关混沌及其控制与同步的理解[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
3 胡磊力;;航空仿真中的随机数产生方法[A];图像 仿真 信息技术——第二届联合学术会议论文集[C];2002年
4 焉德军;朱伟勇;;一类区间迭代映射的混沌控制[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
5 王兴元;谭贵霖;;Liley模型的模拟EEG信号的非线性预测和分析[A];大连理工大学生物医学工程学术论文集(第2卷)[C];2005年
6 李胜男;张浩;马西奎;;Buck-Boost DC/DC变换器中分岔与混沌的实验研究[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年
7 陆园园;薛镭;;基于复杂性理论的企业集群演进研究——以滕州机床集群为例[A];第四届(2009)中国管理学年会——组织与战略分会场论文集[C];2009年
8 陆园园;薛镭;;基于复杂性理论的企业集群演进研究——滕州机床集群案例研究[A];第五届(2010)中国管理学年会——组织与战略分会场论文集[C];2010年
9 孙立成;武征;张浩;陆启生;;含自反馈光场的哈肯-洛仑兹方程的稳定性分析[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
10 胡维;张波;丘东元;;基于能量模型的DCM Buck变换器分岔与镇定控制[A];第七届中国高校电力电子与电力传动学术年会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李思臻;高频开关电源的高效集成单周期控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
3 王栋;随机与混沌神经放电节律的时间序列分析[D];陕西师范大学;2010年
4 胡爱花;混沌同步的有关问题研究[D];江南大学;2010年
5 周茜;混沌理论及应用若干问题的研究[D];南开大学;2010年
6 吴文娟;复杂混沌系统的存在性及动力学特性分析[D];南开大学;2010年
7 徐旭林;社会群体行为建模及其动力学分析[D];南开大学;2010年
8 贾红艳;混沌与超混沌系统模型分析及模拟电路研究[D];南开大学;2010年
9 魏恒东;混沌直扩信号检测与混沌同步研究[D];电子科技大学;2010年
10 潘林;一类混沌系统的同步与控制方法研究[D];东华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武文宾;冲击地压的非线性岩梁混沌动力学分析[D];山东科技大学;2010年
2 曹永超;超混沌系统的生成及同步控制研究[D];山东科技大学;2010年
3 张莉;n-GaAs中的混沌研究[D];长春理工大学;2010年
4 贺莉;基于Matlab的永磁直线同步电机混沌系统研究[D];郑州大学;2010年
5 许红珍;不确定混沌系统同步方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王晓艳;非线性混沌电路的分析与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 梁志平;多变量时间序列相关分析及建模预测研究[D];大连理工大学;2010年
8 孙鹏;几类典型混沌系统的同步与反同步[D];大连理工大学;2010年
9 赵宾;几类自治混沌系统的控制与同步方案研究[D];大连理工大学;2010年
10 刘荣;基于不同方案的混沌函数投影同步探究[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 叶强;来新泉;李演明;袁冰;陈富吉;;一种DC-DC全区间分段线性斜坡补偿电路设计(英文)[J];半导体学报;2008年02期
2 乔晓华;包伯成;孙玉霞;;电流模式Boost变换器中切分岔迭代映射构造[J];电测与仪表;2009年11期
3 张波,曲颖;电压反馈型Boost变换器DCM的精确离散映射及其分岔和混沌现象[J];电工技术学报;2002年03期
4 周雒维,龚伟,苏向丰;一种改进的单周控制的开关功率放大器[J];电工技术学报;2004年05期
5 胡宗波,张波,邓卫华,胡少甫;PWM DC-DC变换器混杂动态系统的能控性和能观性[J];电工技术学报;2005年02期
6 张波;;电力电子变换器非线性混沌现象及其应用研究[J];电工技术学报;2005年12期
7 张波;;电力电子学亟待解决的若干基础问题探讨[J];电工技术学报;2006年03期
8 包伯成;许建平;刘中;;开关DC-DC变换器斜坡补偿的稳定性控制研究[J];电子科技大学学报;2008年03期
9 朱宁,吴为麟,邵建昂;电流模式BOOST变换器的参数微扰混沌控制[J];电路与系统学报;2004年02期
10 皇金锋;董锋斌;;基于PSIM的非隔离式DC/DC变换器仿真[J];电力自动化设备;2009年09期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林维明,张冠生,陈为,黄是鹏;应用高频开关变换器的有源功率因数校正控制方法的分析[J];低压电器;1999年05期
2 王晓栋;吴松荣;王凤岩;许建平;;基于平均开关模型的开关变换器小信号建模[J];电工技术;2004年01期
3 陈亚爱;张卫平;周京华;刘坤;;开关变换器控制技术综述[J];电气应用;2008年04期
4 张玉梅;周腾蛟;秦宏;曲延华;;开关变换器电磁干扰的混沌抑制技术研究[J];沈阳师范大学学报(自然科学版);2011年02期
5 王艳丹,蔡宣三;全桥零电压开关─脉宽调制变换器的小信号分析与最优控制[J];清华大学学报(自然科学版);1994年04期
6 林波涛,丘水生;PWM开关变换器的极限环与状态空间平均法[J];华南理工大学学报(自然科学版);1997年03期
7 苏彩红,陆益民,朱学峰;基于等效小参量法的Buck开关变换器的稳态分析[J];广西大学学报(自然科学版);2004年01期
8 辛伊波;赵顺东;;电流控制模式开关变换器研究[J];电子与封装;2006年04期
9 余明杨;蒋新华;;变换器传输线建模方法的数字仿真[J];中国电机工程学报;2008年03期
10 李云秀;孙建峰;邬伟扬;;单极隔离式功率因数校正(PFC)变换器[J];电源技术应用;2001年08期
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1 赵黎;李泰;;一种新型开关变换器的控制器实现的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 王媛彬;;降压型开关变换器输入电压突变时的动态特性[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
3 王建华;张方华;龚春英;杨宁;;开关变换器两端口网络建模、分析及设计[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年
4 张黎;丘水生;;滑模控制开关变换器鲁棒性及动态性能分析[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
5 贺明智;许建平;周涛;宋张;陈妮;;数字V_2控制DC-DC开关变换器:算法与动态特性研究[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
6 黄华刚;王克争;何方殿;;全桥零电压开关谐振逆变焊机设计的匹配原则[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年
7 刘晓毅;;全桥准方波软开关变换器[A];四川省通信学会2000年学术年会论文集[C];2000年
8 黄念慈;凡木文;张代润;;没有电磁污染的大功率开关电源[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
9 万蕴杰;周林;张海;雷鹏;徐明;;单周控制理论的研究现状[A];2005川渝地区自动化与电控技术学术年会论文集[C];2005年
10 王伟萍;师宇杰;杨典兵;;基于系统辨识的PWM型和PFM型开关功率变换器动态建模[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
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1 福建 许耀山;电子马桶盖工作原理与存在问题的处理(上)[N];电子报;2011年
2 广东 伏城;用于LED灯亮度调节的PWM实现方式[N];电子报;2011年
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1 谢玲玲;DC-DC开关变换器的非线性动力学特性研究[D];广西大学;2012年
2 秦明;基于多级脉冲序列调制的开关变换器新型控制技术研究[D];西南交通大学;2012年
3 徐红梅;典型离散系统的混沌动力学研究[D];吉林大学;2014年
4 伍言真;DC-DC开关变换器建模分析及其变结构控制方法的研究[D];华南理工大学;1998年
5 林波涛;DC-DC开关变换器的非线性分析及拓扑研究[D];华南理工大学;1997年
6 赵益波;切换线性系统的建模与分析[D];华南理工大学;2011年
7 王前;开关电源的协同控制理论及脉宽调制应用技术研究[D];华南理工大学;2010年
8 郗焕;移动通信领域包络线跟踪电源的研究[D];南京航空航天大学;2012年
9 余明杨;变压器隔离全桥开关变换器的建模与应用技术研究[D];中南大学;2008年
10 孙越明;现代便携式电子设备中低压高能效关键电路的设计与研究[D];浙江大学;2011年
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1 胡庆;滑模变结构控制在电力电子开关变换器中的应用[D];沈阳工业大学;2002年
2 陈云鹏;开关变换器的控制策略[D];北方工业大学;2006年
3 王晓栋;基于AVP技术的电压调节模块动态特性的研究[D];西南交通大学;2004年
4 杨银玲;Buck及boost变换器的本质安全特性及优化设计[D];西安科技大学;2005年
5 牟清波;开关变换器脉冲序列控制技术研究[D];西南交通大学;2010年
6 汪书林;开关变换器同步控制研究[D];安徽大学;2011年
7 杨杰;基于系统辨识的开关变换器动态建模方法研究[D];解放军信息工程大学;2012年
8 陈亚爱;开关变换器的数字控制研究[D];北方工业大学;2009年
9 段新东;PWM控制电流模式的DC-DC变换器设计[D];吉林大学;2007年
10 曾毅;车载辅助控制电源建模分析与研究[D];中南大学;2010年
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