信息系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)控制研究.pdf

1、信息系統(tǒng)為復(fù)雜系統(tǒng)。復(fù)雜性科學(xué)被稱為是科學(xué)史上繼相對(duì)論和量子力學(xué)之后的又一次革命,它的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了科學(xué)向縱深發(fā)展,標(biāo)志著人類的認(rèn)識(shí)水平步入了一個(gè)嶄新的階段。非線性是復(fù)雜系統(tǒng)的一個(gè)重要特征,因此采用非線性動(dòng)力學(xué)理論解決復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題成為一條主要而又有效的途徑。本文將從非線性動(dòng)力學(xué)角度出發(fā),研究信息系統(tǒng)中,包括神經(jīng)信息系統(tǒng)和通信信息系統(tǒng),一些難以用傳統(tǒng)方法解決的控制問(wèn)題。
　　 首先,對(duì)神經(jīng)信息系統(tǒng)的研究表明,生理參數(shù)變化引發(fā)生物

2、系統(tǒng)分岔可能是某些神經(jīng)系統(tǒng)方面疾病的誘因。因此對(duì)分岔的穩(wěn)定性控制研究在神經(jīng)科學(xué)中占有十分重要的地位。本文以Hodgkin-Huxley神經(jīng)元模型為研究對(duì)象,提出了一種利用washout濾波器控制函數(shù)的線性項(xiàng)來(lái)穩(wěn)定Hopf分岔的新方法。通過(guò)應(yīng)用Routh-Hurwitz穩(wěn)定性判據(jù),推導(dǎo)出使Hopf分岔穩(wěn)定的控制系數(shù)范圍,并且經(jīng)過(guò)仿真證實(shí)了該方法的有效性。
　　 其次,從非線性動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看,神經(jīng)信息系統(tǒng)中的短期記憶工作在雙穩(wěn)態(tài)動(dòng)力

3、學(xué)區(qū)域,該區(qū)域的起點(diǎn)為雙重極限環(huán)分岔。所以對(duì)雙重極限環(huán)分岔點(diǎn)的控制研究將為與記憶有關(guān)疾病的治療提供有效方法和理論依據(jù)。本文提出一種利用washout濾波器控制函數(shù)的立方項(xiàng)來(lái)改變Fitzttugh-Nagumo神經(jīng)元模型雙重極限環(huán)分岔點(diǎn)的新方法。該方法應(yīng)用中心流形定理和規(guī)范形理論,推導(dǎo)出加入控制后閉環(huán)系統(tǒng)控制系數(shù)的取值范圍。改變控制系數(shù)的大小就能夠?qū)⒃摲植睃c(diǎn)前移或置后。
　　 最后,基于對(duì)前兩個(gè)具有明確數(shù)學(xué)表達(dá)形式系統(tǒng)的研究,提出

4、了一種用于通信信息系統(tǒng)中抑制Turbo迭代譯碼算法的非線性動(dòng)力學(xué)行為的新控制方法。研究表明,Turbo迭代譯碼中存在分岔、混沌等動(dòng)力學(xué)行為,嚴(yán)重影響了譯碼性能。本文提出了一種改進(jìn)的Mexican hat小波函數(shù)控制方法。該方法利用小波函數(shù)具有收斂性的特點(diǎn),使迭代譯碼算法避開了低信噪比區(qū)域出現(xiàn)的動(dòng)力學(xué)行為,快速收斂到一個(gè)不動(dòng)點(diǎn)上。仿真結(jié)果表明所提出的方法明顯降低了譯碼復(fù)雜度,使Turbo迭代譯碼算法在動(dòng)力學(xué)區(qū)域內(nèi)的譯碼性能平均改善了0.3