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不确定性超混沌系统的鲁棒同步及应用

作　者: 王文卿
导　师: 李钟慎
学　校: 华侨大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 不确定性 超混沌同步 鲁棒性 保密通信
分类号: O415.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


具有两个及以上正的Lyapunov指数的混沌系统称为超混沌系统，它的混沌吸引子比混沌系统更加复杂。超混沌同步是指一个超混沌系统的状态变量轨迹收敛于另一个超混沌系统的状态变量轨迹的同一值，这种同步的结构是稳定的。根据相互作用系统的性质和控制方法，超混沌同步会表现出不同的形式：完全同步、反同步、投影同步等，它们都有着广泛的应用。然而实际应用中系统会受到各种不确定性因素，如外部扰动、参数扰动和参数未知等因素的影响，使被控的两个超混沌系统间的同步效果受到影响，因此研究不确定性超混沌系统的鲁棒同步具有重要的实际意义。本文首先研究了参数未知不确定性超混沌系统的鲁棒反同步问题。自适应同步法采用自适应控制技术调整系统的某些参数达到同步，适用于系统中存在未知参数的同步，因此运用自适应同步法设计自适应控制器，实现了参数未知超混沌系统的反同步，并验证了系统在噪声干扰和参数扰动情况下具有一定鲁棒性。其次，虽然自适应同步法适用于参数未知的系统控制中，但系统鲁棒性能有待提高，而滑模控制方法与系统扰动及参数无关，保证系统具有较强的鲁棒性，因此接着结合主动控制法和滑模控制法，研究了外部扰动不确定性超混沌系统的鲁棒反同步问题，通过数值仿真验证了在主动滑模控制法作用下，系统不但能够达到反同步，且具有较强的鲁棒性。然而滑模控制方法存在自身抖振，限制了其应用范围，且自适应方法和主动滑模控制法数学计算复杂，因此随后基于状态观测器方法，研究了参数未知和噪声扰动不确定性超混沌系统的投影同步问题。该方法只需计算反馈矩阵是否满秩就可以判断两个超混沌系统能否达到同步，避免了计算Lyapunov指数的复杂性。特别地当系统中存在未知参数时，将超混沌同步问题转化为求解线性矩阵不等式的问题，使复杂问题简单化。最后研究了不确定性超混沌系统同步在保密通信中的应用问题，通过仿真验证了不确定性超混沌系统同步的应用提高了保密通信的安全性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章 绪论  9-20
  1.1 超混沌系统介绍  9-12
    1.1.1 超混沌系统概念  9-10
    1.1.2 典型超混沌系统介绍  10-12
  1.2 超混沌同步概述  12-16
    1.2.1 超混沌同步类型  12-13
    1.2.2 超混沌同步判据  13-14
    1.2.3 超混沌同步方法  14-16
  1.3 超混沌鲁棒同步发展现状及研究意义  16-17
    1.3.1 超混沌鲁棒同步发展现状  16-17
    1.3.2 超混沌鲁棒同步研究意义  17
  1.4 基于超混沌同步的保密通信发展现状及研究意义  17-18
  1.5 本论文研究内容  18-20
第2章 参数未知不确定性超混沌系统的鲁棒反同步  20-34
  2.1 引言  20-21
  2.2 问题描述  21
  2.3 控制器设计  21-22
  2.4 数值仿真  22-28
  2.5 系统鲁棒性分析  28-33
    2.5.1 噪声干扰时系统鲁棒性分析  28-30
    2.5.2 参数扰动时系统鲁棒性分析  30-33
  2.6 小结  33-34
第3章 外部扰动不确定性超混沌系统的鲁棒反同步  34-57
  3.1 引言  34
  3.2 主动滑模控制原理  34-41
    3.2.1 主动控制方法原理  34-36
    3.2.2 滑模变结构控制原理  36-38
    3.2.3 滑模变结构控制设计步骤  38-39
    3.2.4 趋近律方法设计滑模控制器  39-41
  3.3 控制器设计及稳定性分析  41-44
    3.3.1 主动滑模控制器的设计  41-43
    3.3.2 稳定性分析  43-44
  3.4 数值仿真及系统鲁棒性分析  44-55
    3.4.1 外部干扰时系统鲁棒性分析  44-47
    3.4.2 参数扰动时系统鲁棒性分析  47-48
    3.4.3 不同控制参数下系统鲁棒性分析  48-55
  3.5 小结  55-57
第4章 基于状态观测器的不确定性超混沌系统投影同步  57-72
  4.1 引言  57
  4.2 状态观测器的设计  57-60
    4.2.1 构造状态观测器  58-60
    4.2.2 观测器的极点配置  60
  4.3 投影同步状态观测器设计  60-61
  4.4 数值仿真  61-66
  4.5 系统鲁棒性分析  66-70
    4.5.1 外部扰动下系统鲁棒性分析  66
    4.4.2 参数未知情况下系统鲁棒性分析  66-70
  4.6 小结  70-72
第5章 不确定性超混沌系统同步在保密通信中的应用  72-85
  5.1 引言  72
  5.2 混沌保密通信原理  72-76
    5.2.1 混沌遮掩  72-76
    5.2.2 混沌密码学原理  76
  5.3 应用实例  76-83
    5.3.1 不确定性超混沌系统的自适应同步在保密通信中的应用  77-80
    5.3.2 基于状态观测器方法的二级混沌遮掩保密通信  80-83
  5.4 小结  83-85
第6章 总结与展望  85-87
  6.1 全文总结  85-86
  6.2 未来研究工作展望  86-87
参考文献  87-92
致谢  92-93
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  93

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 理论物理学 > 非线性物理学 > 混沌理论
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