多源激励下双层隔振浮筏系统的线谱混沌化

张敬; 徐道临; 李盈利; 周加喜

doi:10.7498/aps.63.180505

摘要

采用混沌化技术可以重构水下航行器的水声线谱特征，改善隐声性能. 基于这一特殊应用背景，研究了多源激励下双层隔振浮筏系统的非线性时延反馈混沌化问题. 在二维简化浮筏系统模型的基础上，完整地呈现了非线性时延反馈控制的线谱混沌化方法，为隔振浮筏的线谱混沌化设计提供了标准流程. 仿真结果表明了该方法的可行性，探讨了多源激励条件下控制增益、时延和反馈频率等控制参数对系统混沌化效果的影响，并与单源激励进行了对比分析.

关键词:

Abstract

The line spectrum characteristics of the radiated waterborne noises of an underwater vehicle can be reconstructed using the technique of chaotification, which can improve the acoustic stealth of the underwater vehicle. According to the particular application background, in this paper we study the chaotification issue with nonlinear time-delay feedback control for a double-layer vibration isolation floating raft system under multi-source excitation. From a simplified two-dimensional floating raft system model, a chaotification method with nonlinear time-delay feedback control is presented completely. It provides a standard procedure for line spectrum chaotification design. Numerical simulation results show the feasibility of this method. Under multi-source excitation, the effects of the control gain, time-delay and feedback frequency parameters on chaotification are investigated, and discussion is also extended to the case of the single-source excitation.

Keywords:

作者及机构信息

1.
湖南大学机械与运载工程学院, 汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 长沙 410082;

2.
湖南理工学院机械工程学院, 岳阳 414006

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：11102062，11272116）和高等学校博士学科点专项科研基金（批准号：20130161110037）资助的课题.

Authors and contacts

1.
College of Mechanical and Vehicle Engineering, Hunan University, State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body, Changsha 410082, China;

2.
College of Mechanical Engineering, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11102062, 11272116), and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. 20130161110037).

参考文献

[1]	Hasler M 1995 Phil. Trans. R. Soc. A 353 115
[2]	Chen G R, Mao Y B, Chui C K 2004 Chaos, Soliton. Fract. 21 749
[3]	Qi G Y, Sandra B M 2014 Chin. Phys. B 23 50507
[4]	Freeman W J 1995 Int. J. Intell. Syst. 10 71
[5]	Sharma A, Gupte N 1997 Pramana-J. Phys. 48 231
[6]	Yang R, Zhang B 2007 Acta Phys. Sin. 56 3789(in Chinese)[杨汝, 张波 2007 56 3789]
[7]	Zhang L S, Cai L, Feng C W 2011 Acta Phys. Sin. 60 060306(in Chinese)[张立森, 蔡理, 冯朝文 2011 60 060306]
[8]	Liu S, Chen L Q 2013 Chin. Phys. B 22 100506
[9]	Lou J J, Zhu S J, He L, Yu X 2005 J. Sound Vib. 286 645
[10]	Yu X, Zhu S J, Liu S Y 2007 J. Sound Vib. 306 835
[11]	Liu S Y, Yu X, Zhu S J 2008 J. Sound Vib. 310 855
[12]	Lou J J, Zhu S J, He L, He Q W 2009 Chaos, Soliton. Fract. 40 1367
[13]	Wen G L, Lu Y Z, Zhang Z Y, Ma C S, Yin H F, Cui Z 2009 J. Sound Vib. 324 954
[14]	Ikeda K, Matsumoto K 1987 Physica D 29 223
[15]	Celka P 1997 Physica D 104 127
[16]	Li Y L, Xu D L, Fu Y M, Zhou J X 2011 Chaos 21 033115
[17]	Li Y L, Xu D L, Fu Y M, Zhou J X 2012 Chaos, Soliton. Fract. 45 1092
[18]	Wang X F, Chen G R, Yu X H 2000 Chaos 10 771
[19]	Wang X F 2003 Chaos Control: Theory and Applications (Berlin:Springer) pp 179-204
[20]	Zhang J, Xu D L, Zhou J X, Li Y L 2012 Chaos, Soliton. Fract. 45 1255
[21]	Lou J J, He Q W, Zhu S J 2004 Appl. Math. Mech. 25 1299(in Chinese)[楼京俊, 何其伟, 朱石坚 2004 应用数学和力学 25 1299]
[22]	Ji Y, Bi Q S 2009 Acta Phys. Sin. 58 4431(in Chinese)[季颖, 毕勤胜 2009 58 4431]
[23]	Yang D S, Dong L, Shi J, Lan C F 2011 J. Vib. Shock 30 19(in Chinese)[杨德森, 董雷, 时洁, 兰朝凤 2011 振动与冲击 30 19]
[24]	Yan S, Sheng M P, Chen X L 2006 Noise Vib. Control 26(4) 26(in Chinese)[颜松, 盛美萍, 陈晓利 2006 噪声与振动控制 26(4) 26]
[25]	Lu Q, Mei S W, Sun Y Z 2008 Nonlinear Control of Power Systems (Beijing: Tsinghua University Press) pp24-85 (in Chinese)[卢强, 梅生伟, 孙元章 2008 电力系统非线性控制 (北京: 清华大学出版社) 第24-85页]
[26]	Chen G R, Wang X F 2006 Chaotification of Dynamical Systems-Theory, Methods and Applications (Shanghai: Shanghai Jiao Tong University Press) pp111-136 (in Chinese)[陈关荣, 汪小帆 2006 动力系统的混沌化-理论、方法及应用(上海: 上海交通大学出版社)第111-136页]
[27]	Yang Q C, Zhu S J, Lou J J, Wu H P 2013 J. Theor. Appl. Inf. Technol. 48 429
[28]	Yang Q C, Lou J J, Liu S Y, Diao A M 2013 Telkomnika 11 63
[29]	Zhou J X, Xu D L, Zhang J, Liu C R 2012 Chaos, Soliton. Fract. 45 815

施引文献

[1]	Hasler M 1995 Phil. Trans. R. Soc. A 353 115
[2]	Chen G R, Mao Y B, Chui C K 2004 Chaos, Soliton. Fract. 21 749
[3]	Qi G Y, Sandra B M 2014 Chin. Phys. B 23 50507
[4]	Freeman W J 1995 Int. J. Intell. Syst. 10 71
[5]	Sharma A, Gupte N 1997 Pramana-J. Phys. 48 231
[6]	Yang R, Zhang B 2007 Acta Phys. Sin. 56 3789(in Chinese)[杨汝, 张波 2007 56 3789]
[7]	Zhang L S, Cai L, Feng C W 2011 Acta Phys. Sin. 60 060306(in Chinese)[张立森, 蔡理, 冯朝文 2011 60 060306]
[8]	Liu S, Chen L Q 2013 Chin. Phys. B 22 100506
[9]	Lou J J, Zhu S J, He L, Yu X 2005 J. Sound Vib. 286 645
[10]	Yu X, Zhu S J, Liu S Y 2007 J. Sound Vib. 306 835
[11]	Liu S Y, Yu X, Zhu S J 2008 J. Sound Vib. 310 855
[12]	Lou J J, Zhu S J, He L, He Q W 2009 Chaos, Soliton. Fract. 40 1367
[13]	Wen G L, Lu Y Z, Zhang Z Y, Ma C S, Yin H F, Cui Z 2009 J. Sound Vib. 324 954
[14]	Ikeda K, Matsumoto K 1987 Physica D 29 223
[15]	Celka P 1997 Physica D 104 127
[16]	Li Y L, Xu D L, Fu Y M, Zhou J X 2011 Chaos 21 033115
[17]	Li Y L, Xu D L, Fu Y M, Zhou J X 2012 Chaos, Soliton. Fract. 45 1092
[18]	Wang X F, Chen G R, Yu X H 2000 Chaos 10 771
[19]	Wang X F 2003 Chaos Control: Theory and Applications (Berlin:Springer) pp 179-204
[20]	Zhang J, Xu D L, Zhou J X, Li Y L 2012 Chaos, Soliton. Fract. 45 1255
[21]	Lou J J, He Q W, Zhu S J 2004 Appl. Math. Mech. 25 1299(in Chinese)[楼京俊, 何其伟, 朱石坚 2004 应用数学和力学 25 1299]
[22]	Ji Y, Bi Q S 2009 Acta Phys. Sin. 58 4431(in Chinese)[季颖, 毕勤胜 2009 58 4431]
[23]	Yang D S, Dong L, Shi J, Lan C F 2011 J. Vib. Shock 30 19(in Chinese)[杨德森, 董雷, 时洁, 兰朝凤 2011 振动与冲击 30 19]
[24]	Yan S, Sheng M P, Chen X L 2006 Noise Vib. Control 26(4) 26(in Chinese)[颜松, 盛美萍, 陈晓利 2006 噪声与振动控制 26(4) 26]
[25]	Lu Q, Mei S W, Sun Y Z 2008 Nonlinear Control of Power Systems (Beijing: Tsinghua University Press) pp24-85 (in Chinese)[卢强, 梅生伟, 孙元章 2008 电力系统非线性控制 (北京: 清华大学出版社) 第24-85页]
[26]	Chen G R, Wang X F 2006 Chaotification of Dynamical Systems-Theory, Methods and Applications (Shanghai: Shanghai Jiao Tong University Press) pp111-136 (in Chinese)[陈关荣, 汪小帆 2006 动力系统的混沌化-理论、方法及应用(上海: 上海交通大学出版社)第111-136页]
[27]	Yang Q C, Zhu S J, Lou J J, Wu H P 2013 J. Theor. Appl. Inf. Technol. 48 429
[28]	Yang Q C, Lou J J, Liu S Y, Diao A M 2013 Telkomnika 11 63
[29]	Zhou J X, Xu D L, Zhang J, Liu C R 2012 Chaos, Soliton. Fract. 45 815

[1]	尚慧琳, 韩元波, 李伟阳. 时滞位置反馈对一类非线性相对转动系统混沌运动和安全盆侵蚀的控制. , 2014, 63(11): 110502. doi: 10.7498/aps.63.110502
[2]	安宝冉, 刘国平. 带时延与丢包的网络化多智能体系统控制器设计. , 2014, 63(14): 140203. doi: 10.7498/aps.63.140203
[3]	安宝冉, 刘国平. 基于时延补偿机理的网络化输出反馈控制器设计. , 2014, 63(9): 090205. doi: 10.7498/aps.63.090205
[4]	张文明, 李雪, 刘爽, 李雅倩, 王博华. 一类非线性相对转动系统的混沌运动及多时滞反馈控制. , 2013, 62(9): 094502. doi: 10.7498/aps.62.094502
[5]	张立森, 蔡理, 冯朝文. 线性延时反馈Josephson结的Hopf分岔和混沌化. , 2011, 60(6): 060306. doi: 10.7498/aps.60.060306
[6]	殷敬伟, 惠俊英, 王逸林, 惠娟. M元混沌扩频多通道Pattern时延差编码水声通信. , 2007, 56(10): 5915-5921. doi: 10.7498/aps.56.5915
[7]	岳立娟, 沈柯, 徐明奇. 非线性反馈法控制相位共轭波的光学时空混沌. , 2007, 56(8): 4378-4382. doi: 10.7498/aps.56.4378
[8]	高心, 刘兴文. 统一混沌系统的时延模糊控制. , 2007, 56(1): 84-90. doi: 10.7498/aps.56.84
[9]	于洪洁, 郑宁. 半周期延迟-非线性反馈控制混沌. , 2007, 56(7): 3782-3788. doi: 10.7498/aps.56.3782
[10]	杨汝, 张波. DC-DC buck变换器时间延迟反馈混沌化控制. , 2007, 56(7): 3789-3795. doi: 10.7498/aps.56.3789
[11]	朱志宇. 基于反馈精确线性化的混沌系统同步控制方法. , 2006, 55(12): 6248-6252. doi: 10.7498/aps.55.6248
[12]	陈志盛, 孙克辉, 张泰山. Liu混沌系统的非线性反馈同步控制. , 2005, 54(6): 2580-2583. doi: 10.7498/aps.54.2580
[13]	于洪洁. 延迟-非线性反馈控制混沌. , 2005, 54(11): 5053-5057. doi: 10.7498/aps.54.5053
[14]	罗晓曙, 陈关荣, 汪秉宏, 方锦清, 邹艳丽, 全宏俊. 状态反馈和参数调整控制离散非线性系统的倍周期分岔和混沌. , 2003, 52(4): 790-794. doi: 10.7498/aps.52.790
[15]	高金峰, 罗先觉, 马西奎. 实现连续时间标量(超)混沌信号同步控制的非线性反馈方法. , 2000, 49(5): 838-843. doi: 10.7498/aps.49.838
[16]	李国辉, 周世平, 徐得名, 赖建文. 间隙线性反馈控制混沌. , 2000, 49(11): 2123-2128. doi: 10.7498/aps.49.2123
[17]	伍维根, 古天祥. 混沌系统的非线性反馈跟踪控制. , 2000, 49(10): 1922-1925. doi: 10.7498/aps.49.1922
[18]	高金峰, 罗先觉, 马西奎, 潘秀琴, 王俊昆. 控制与同步连续时间混沌系统的非线性反馈方法. , 1999, 48(9): 1618-1627. doi: 10.7498/aps.48.1618
[19]	杨世平, 田钢, 徐树山, 胡岗. 用截面映象非线性延时反馈控制混沌. , 1996, 45(7): 1100-1106. doi: 10.7498/aps.45.1100
[20]	成雁翔, 王光瑞. 用非线性反馈实现混沌的同步化. , 1995, 44(9): 1382-1389. doi: 10.7498/aps.44.1382

计量

文章访问数: 6111
PDF下载量: 626
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板