非線性系統(tǒng)理論

1、演講人：張琳,第六章 非線性系統(tǒng)理論,目錄 Contents,,,,,,,走進(jìn)非線性,非線性特性,非線性系統(tǒng),線性化描述當(dāng)作非線性,非線性系統(tǒng)行為特征,啟示,1,2,3,4,5,6,7,03,04,05,07,10,20,Page,,,,,一直蝴蝶在巴西輕拍翅膀銷(xiāo)能力,導(dǎo)致一個(gè)月后德克薩斯州的一場(chǎng)龍卷風(fēng),蝴 蝶 效 應(yīng),非線性？,非線性特性,非線性系統(tǒng),,不滿足疊加原理,基本特征,下面我們考察以下拋物線函數(shù)描述的響應(yīng)特性：,

2、非線性系統(tǒng),本質(zhì)非線性,平庸非線性,弱非線性,非本質(zhì)非線性,非平庸非線性,對(duì)非線性現(xiàn)象的粗略分類(lèi)：,強(qiáng)非線性,X2弱于X3 單調(diào)變化的弱于非單調(diào)變化的 小范圍看是弱非線性，大范圍看是強(qiáng)非線性,連續(xù)、光滑變化——非本質(zhì)不連續(xù)、非光滑變化——本質(zhì),能產(chǎn)生奇異行為的——非平庸非線性,非線性系統(tǒng)的線性化描述,,,,,最簡(jiǎn)單的一維非線性系統(tǒng)，動(dòng)力學(xué)方程的一般形式為：,按泰勒公式展開(kāi)的無(wú)窮級(jí)數(shù)：,,近似表示為以下線性系統(tǒng)：,“非線性

3、是對(duì)線性的偏離”,“略去非線性余項(xiàng)”,對(duì)非線性系統(tǒng)的局部線性化處理：,非線性系統(tǒng)的線性化描述,局部線性化加微擾方法：,分段線性化方法： 用一系列首尾相接的折線段近似代表曲線。如：沿曲折的海岸線修路,把非線性當(dāng)作非線性,,非線性系統(tǒng)的線性化,系統(tǒng)科學(xué),二者對(duì)比,研究的主要對(duì)象是非線性,只限于處理非本質(zhì)的非線性問(wèn)題,把非線性當(dāng)作余項(xiàng),把非線性當(dāng)做線性來(lái)對(duì)待,把非線性當(dāng)作主項(xiàng),保留系統(tǒng)產(chǎn)生的多樣性，奇異性，復(fù)雜性的根源,非線

4、性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,一維系統(tǒng)： 不動(dòng)點(diǎn)方程： 即 均為不動(dòng)點(diǎn),非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,,非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別方法,非線性系統(tǒng)的相圖,1,2,3,4,5,鞍點(diǎn)引出的軌道：鞍沿如：地球表面上的分水嶺,非線性系統(tǒng)的吸引子,,線性系統(tǒng),非線性系統(tǒng),類(lèi)型數(shù)量吸引域系統(tǒng)演化,,點(diǎn)吸引子，環(huán)吸引子，奇怪吸引子，“混沌邊緣”等可能存在幾個(gè)吸引子

5、劃分為若干區(qū)域，每個(gè)吸引子只能刻畫(huà)吸引域中的系統(tǒng)行為有多種可能前途，系統(tǒng)演化過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行選擇。,,只存在點(diǎn)吸引子至多只有一個(gè)整個(gè)相空間只有一種前途,非線性系統(tǒng)的自激振蕩,判斷一個(gè)非線性系統(tǒng)有無(wú)極限環(huán),非線性系統(tǒng)的自激振蕩,非線性系統(tǒng)的非平庸行為,,自激振蕩,,,,多吸引子并存,混沌運(yùn)動(dòng),……,——非線性系統(tǒng)的各種非平庸行為,以上都是非線性相互作用產(chǎn)生的系統(tǒng)現(xiàn)象，反映的是系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)性。,非線性系統(tǒng)的雙