混沌系統(tǒng)的同步控制.pdf

1、由于混沌系統(tǒng)復雜的動力學特性和光輝燦爛的應用前景,混沌系統(tǒng)的控制已發(fā)展成為當前國際控制界的研究熱點之一,而混沌系統(tǒng)的同步控制又是當前控制領域亟需解決的問題之一.通過對混沌系統(tǒng)、同步種類及其同步控制方法理論和應用的研究,為混沌系統(tǒng)的同步控制方法及其在保密通信中的應用提供堅實的理論支撐和創(chuàng)建實用的方法.本文以多種常見混沌系統(tǒng)為研究對象,利用Lyapunov穩(wěn)定性理論,討論了容錯觀測器同步、完全交錯投影同步、傳遞投影脈沖同步、組合-組合同步和

2、復合同步問題.本文的主要內容如下：
　　針對以前研究的觀測器微分包含同步,沒有考慮到干擾、參數(shù)和故障的影響,本文充分考慮三者共存的情況,討論了基于全維觀測器和降維觀測器微分包含系統(tǒng)的容錯同步.在有關驅動系統(tǒng)假設下,考慮全維觀測器作為響應系統(tǒng)的混沌同步.由于響應系統(tǒng)可以調節(jié)干擾、參數(shù)和故障的影響,全維觀測器可視為一個魯棒自適應觀測器.隨后,降維觀測器作為響應系統(tǒng),通過選擇一個特殊的增益矩陣,不受干擾和參數(shù)的影響,魯棒性更強.因此降維

3、觀測器同步比全維觀測器同步有一定的優(yōu)勢.全維觀測器和降維觀測器微分包含系統(tǒng)的容錯同步研究,充分認識到干擾、參數(shù)和故障的影響,這對將來的應用提供很好的理論基礎.
　　針對以前研究的混沌系統(tǒng)相應狀態(tài)變量的投影同步,研究了混沌系統(tǒng)的完全交錯投影同步,并對混沌系統(tǒng)進行了參數(shù)識別研究.通過選擇合適的輸入控制信號和參數(shù)自適應律,實現(xiàn)兩個相同和不同混沌系統(tǒng)部分耦合的完全交錯投影混沌同步.完全交錯投影混沌同步包含完全同步、混雜交錯同步、微分耦合和

4、參數(shù)識別等特殊情況,綜合各種思想的優(yōu)勢使得保密通信更加安全可靠.更多交錯因子的靈活選擇,在一定程度上增加了破譯的難度,使得保密通信安全性大大增加.
　　針對傳統(tǒng)的一個驅動系統(tǒng)和一個響應系統(tǒng)同步模型,很少研究者討論多個混沌系統(tǒng)同步.本文研究了通過脈沖控制實現(xiàn)多混沌系統(tǒng)的部分延遲耦合傳遞投影同步.根據(jù)脈沖微分方程理論和Lyapunov穩(wěn)定性理論,設計新的自適應控制器,從而推導出脈沖控制下多個混沌系統(tǒng)同步.綜合投影同步和脈沖控制的優(yōu)勢,

5、利用脈沖控制的方法實現(xiàn)系統(tǒng)的傳遞投影同步,使得保密通信的安全性大大增加.對于傳遞投影同步的方案,故障不影響同步功能的實現(xiàn),多系統(tǒng)能夠克服故障成功實現(xiàn)混沌同步,有一定的容錯性.
　　針對組合同步中的兩個驅動系統(tǒng)和一個響應系統(tǒng)同步模型,研究了在有限時間內通過滑?？刂茖崿F(xiàn)兩個驅動系統(tǒng)的組合與兩個響應系統(tǒng)的組合同步.基于Lyapunov穩(wěn)定性理論,結合自適應律和有限時間內的滑?？刂品椒?設計組合滑?？刂破?促使有限時間內到達給定的滑模面,

6、使得系統(tǒng)實現(xiàn)組合-組合同步.組合后的混沌路徑更加復雜,使得保密通信更加安全.所有混沌系統(tǒng)的組合分別可以作為驅動系統(tǒng)和響應系統(tǒng),設計一種通用的系統(tǒng)組合作為驅動系統(tǒng),一種通用的系統(tǒng)組合作為響應系統(tǒng),根據(jù)終端滑模面設計通用滑?？刂坡蓙硗瓿山M合-組合同步.根據(jù)實際需求,選擇相應的系統(tǒng)或系統(tǒng)組合,確定驅動系統(tǒng)和響應系統(tǒng)相應的加權參數(shù)值實現(xiàn)混沌系統(tǒng)同步.對于將來實現(xiàn)系統(tǒng)同步或系統(tǒng)組合同步,不需要重新設計控制器,節(jié)省了大量的時間和精力,有一定的優(yōu)越性

7、.
　　組合同步及組合-組合同步實質是混沌系統(tǒng)的加權組合構成的新系統(tǒng)與響應系統(tǒng)進行同步,但是以前系統(tǒng)的加權組合是系統(tǒng)之間的加法和減法運算,混沌系統(tǒng)之間的乘法尚沒有人探究.本文提出一種新的同步方式復合同步,這種同步模型有三個驅動系統(tǒng)和一個響應系統(tǒng).基于Lyapunov穩(wěn)定性理論,結合自適應控制,得到實現(xiàn)復合同步的滿足條件.根據(jù)這個思想,運用四個憶阻混沌系統(tǒng)實現(xiàn)了復合同步及其保密通信.在這種方法里,三個憶阻混沌系統(tǒng)的復合系統(tǒng)作為驅動系

8、統(tǒng),在概念上分為比例驅動系統(tǒng)和基驅動系統(tǒng).這三個驅動系統(tǒng)的復合系統(tǒng)不但拓撲結構更加復雜,而且還保持憶阻混沌電路的復雜動力學行為,更難預測混沌路徑,確保了保密通信的安全.另外,把傳遞信號分割成不同的信號分別加載在這三個驅動系統(tǒng)上,在一定程度上,具有更強的反攻擊和反解碼的能力,比以前的模型進行保密通信更加安全.
　　本文詳細地從混沌系統(tǒng)和同步方式兩方面探究混沌同步問題,進一步拓展了混沌理論和保密通信理論,對保密通信具有一定的理論指導意