一类非线性相对转动系统的组合共振分岔与混沌

李海滨; 王博华; 张志强; 刘爽; 李延树

doi:10.7498/aps.61.094501

摘要

研究一类具有异宿轨道的非线性相对转动系统的分岔与混沌运动. 应用耗散系统的拉格朗日方程建立一类组合谐波激励作用下非线性相对转动系统的动力学方程. 利用多尺度法求解相对转动系统发生组合共振时满足的分岔响应方程并进行奇异性分析, 得到了系统稳态响应的转迁集. 根据相对转动系统异宿轨道参数方程, 求解了异宿轨道的Melnikov函数, 并给出了系统发生Smale马蹄变换意义下混沌的临界条件. 最后采用数值方法, 通过分岔图, 最大Lyapunov指数图, 相轨迹图和庞加莱截面图研究系统参数对混沌运动的影响.

关键词:

相对转动 /
组合共振 /
分岔 /
混沌

Abstract

The bifurcation and chaotic motion of some nonlinear relative rotation system with heteroclinic orbit is studied. By using dissipative system Lagrange equation, the dynamics equation of nonlinear relative rotation system under combination harmonic excitations is established. Firstly, the bifurcation response equation of relative rotation system under combination resonance is deduced with the method of multiple scales. Singularity analysis is employed to obtain the transition set of steady motion. Secondly, the Melnikov function of heteroclinic orbit is solved according to heteroclinic orbit parameter equation of relative rotation system. The critical condition of chaos about Smale commutation is given. Finally, numerical method is employed to analyze the influences of different system parameters on chaotic motion by bifurcation diagram, the maximum Lyapunov, phase trajectory and Poincare map.

Keywords:

作者及机构信息

1.
燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室, 秦皇岛 066004;

2.
北京军区总医院放射诊断科, 北京 100700

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61104040) 和河北省自然科学基金 (批准号: E2012203090)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Key Lab of Industrial Computer Control Engineering of Hebei Province, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China;

2.
M.D. Department of Diagnostic Radiology, The Military General Hospital of Beijing PLA, Beijing 100700, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61104040), and the Natural Science Foundation of Hebei Province, China (Grant No. E2012203090).

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