您的位置:山东大学 -> 科技期刊社 -> 《山东大学学报(工学版)》

山东大学学报 (工学版) ›› 2020, Vol. 50 ›› Issue (5): 1-6.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2019.573

• 控制科学与工程 •    下一篇

一类非线性混沌系统的自适应滑模同步

程春蕊(),毛北行   

  1. 郑州航空工业管理学院数学学院, 河南 郑州 450015
  • 收稿日期:2019-09-28 出版日期:2020-10-20 发布日期:2020-10-19
  • 作者简介:程春蕊(1981—),女,山东曹县人,讲师,理学硕士,主要研究方向为复杂网络与混沌同步. E-mail:ccr@zua.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学青年基金资助项目(NSFC11501525)

Adaptive sliding mode synchronization of a class of nonlinear chaotic systems

Chunrui CHENG(),Beixing MAO   

  1. College of Mathematics, Zhengzhou University of Aeronautics, Zhengzhou 450015, Henan, China
  • Received:2019-09-28 Online:2020-10-20 Published:2020-10-19

摘要:

基于自适应滑模控制方法,研究一类非线性混沌系统在模型不确定和外部扰动的情况下的同步问题。设计一种新的非奇异终端滑模面,并证明其稳定性。利用Lyapunov稳定性理论,推导出一种滑模控制律,将误差系统轨迹驱动到滑模面上,保证滑模运动的发生。应用上述控制方案得到一类带有模型不确定性和外部扰动项的整数阶及分数阶非线性混沌系统的同步。以分数阶Victor-Carmen系统为例进行数值仿真,验证了本研究提出的滑模控制技术的适用性和有效性,并验证了本研究的理论结果。

关键词: 自适应, 混沌, 非线性系统, 滑模, 同步

Abstract:

The synchronization of a class of nonlinear chaotic systems with model uncertainties and external disturbances was studied based on adaptive sliding mode control. A novel nonsingular terminal sliding surface was proposed and its stability was proved. On the basis of Lyapunov stability theory, a sliding mode control law was derived to force the trajectory of the synchronization error systems onto the sliding surface and to guarantee the occurrence of the sliding motion. The proposed control scheme was applied to synchronize chaos of integer order and fractional-order nonlinear chaotic systems in the presence of both model uncertainties and external disturbances. A numerical simulation taking the fractional Victor-Carmen system as the example demonstrated the applicability and efficiency of the proposed sliding mode control technique and verified the theoretical results of the research.

Key words: adaptive, chaos, nonlinear systems, sliding mode, synchronization

中图分类号: 

  • O482.4

图1

分数阶Victor-Carmen系统误差"

1 PECORA L M , CARROLL T L . Synchronization in chaotic systems[J]. Physical Review Letters, 1990, 64, 821- 824.
doi: 10.1103/PhysRevLett.64.821
2 RUCKLIDGE A M . Chaos in models of double convection[J]. Fluid Mech, 1992, 237, 209- 229.
doi: 10.1017/S0022112092003392
3 HAMAMCI S E , KOLKSAL M . Calculation of all stabilizing fractional-order PD controllers for integrating time delay systems[J]. Comput Math Appl, 2010, 15 (2): 1267- 1278.
4 HAN Xiaoming , WU Huaiqin , FANG Bolin . Adaptive exponential synchronization of memristive neural networks with mixed time-varying delays[J]. Neurocomputing, 2016, 20 (3): 40- 50.
5 CHEN Chuan , LI Lixiang , PENG Haipeng , et al. Finite-time synchronization of memristor-based neural networks with mixed delays[J]. Neurocomputing, 2017, 235 (16): 83- 89.
6 毛北行. 分数阶Genesio-Tesi混沌系统的适应转移函数滑模同步方法[J]. 南京理工大学学报(自然版), 2018, 42 (5): 586- 590.
MAO Beixing . Adaptive transfer function sliding mode synchronization method of fractional-order Genesio-Tesi chaotic system[J]. Journal of Nanjing University of Science and Technology, 2018, 42 (5): 586- 590.
7 付景超, 张中华. 超混沌Bao系统状态线性反馈控制及自适应控制[J]. 控制与决策, 2016, 31 (9): 1707- 1710.
FU Jingchao , ZHANG Zhonghua . Linear state feedback control and adaptive backstepping control of hyperchaotic Bao system[J]. Control and Decision, 2016, 31 (9): 1707- 1710.
8 王东晓. 分数阶超混沌Bao系统的比例积分滑模同步[J]. 内蒙古农业大学学报(自然科学版), 2018, 39 (3): 83- 89.
WANG Dongxiao . Proportional integral sliding mode synchronization for fractional-order hyperchaotic Bao system[J]. Journal of Inner Mongolia Agricultural University(Science Edition), 2018, 39 (3): 83- 89.
9 朱涛, 张广军, 姚宏, 等. 滑模控制的时滞分数阶金融系统混沌同步[J]. 深圳大学学报(理工版), 2014, 31 (6): 626- 629.
ZHU Tao , ZHANG Guangjun , YAO Hong , et al. Chaos synchronization of fractional order financial systems with time-delay based on sliding control[J]. Journal of Shenzhen University(Science and Engineering), 2014, 31 (6): 626- 629.
10 毛北行. 纠缠混沌系统的比例积分滑模同步[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48 (4): 50- 54.
MAO Beixing . Ratio integral sliding mode synchronization of entanglement chaotic system[J]. Journal of Shandong University(Engineering Science Edition), 2018, 48 (4): 50- 54.
11 陈保颖, 张家军, 苑占江. 分数阶Rucklidge混沌系统的同步研究[J]. 动力学与控制学报, 2010, 8 (3): 234- 238.
CHEN Baoying , ZHANG Jiajun , YUAN Zhangjiang . Sychronization of chaotic fractional order Rucklidge systems[J]. Journal of Dynaics and Control, 2010, 8 (3): 234- 238.
12 SARA H , HEYDAR T S . Design of nonlinear conformable fractional-order sliding mode controller for a class of nonlinear systems[J]. Journal of Control, Automation and Electrical Systems, 2019, 35 (3): 313- 338.
13 程春蕊, 朱军辉, 毛北行. 分数阶单摆系统的终端滑模控制混沌同步[J]. 工程数报, 2019, 36 (1): 99- 105.
CHENG Chunrui , ZHU Junhui , MAO Beixing . Chaos synchronization of fractional-order simple pendulum systems based on terminal sliding mode control[J]. Chinese Journal of Engineering Mathematics, 2019, 36 (1): 99- 105.
14 梅生伟, 申铁龙, 刘康志. 现代鲁棒控制理论与应用[M]. 北京: 清华大学出版社, 2003.
15 PODLUBNY L . Fractional differential equation[M]. New York, USA: Academic Press, 1999.
16 AGUILA-CAMACHO N , DUARTE-MERMOUD M A , GALLEGOS J A . Lyapunov functions for fractional order systems[J]. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 2014, 19 (9): 2951- 2957.
doi: 10.1016/j.cnsns.2014.01.022
17 刘恒, 李生刚, 孙业国, 等. 带有未知非对称控制增益的不确定分数阶混沌系统自适应模糊同步控制[J]. 物理学报, 2015, 64 (7): 5031- 5039.
LIU Heng , LI Shenggang , SUN Yeguo , et al. Adaptive fuzzy synchronization for uncertain fractional-order chaotic systems with unknown non-symmetrical control gain[J]. Acta Phys Sin, 2015, 64 (7): 5031- 5039.
18 LI Yan , CHEN Yangquan , PODLUBNY I . Mittag-Leffler stability of fractional order nonlinear dynamic systems[J]. Automatica, 2009, 45 (8): 1965- 1969.
doi: 10.1016/j.automatica.2009.04.003
[1] 孟晓玲,毛北行. 含对数项分数阶T混沌系统的滑模同步[J]. 山东大学学报 (工学版), 2020, 50(5): 7-12.
[2] 王春彦,邸金红,毛北行. 基于新型趋近律的参数未知分数阶Rucklidge系统的滑模同步[J]. 山东大学学报 (工学版), 2020, 50(4): 40-45.
[3] 程春蕊. 分数阶Brussel系统混沌同步的三种控制方案[J]. 山东大学学报 (工学版), 2020, 50(4): 46-51.
[4] 刘保成,朴燕,宋雪梅. 联合检测的自适应融合目标跟踪[J]. 山东大学学报 (工学版), 2020, 50(3): 51-57.
[5] 麻常辉,王亮,谭邵卿,卢奕,马欢,赵康. 考虑同步调相机无功特性的多馈入直流同时换相失败风险评估方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2020, 50(3): 98-103.
[6] 闫威,张达敏,张绘娟,辛梓芸,陈忠云. 基于混合决策的改进鸟群算法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2020, 50(2): 34-43.
[7] 张胜男,王雷,常春红,郝本利. 基于三维剪切波变换和BM4D的图像去噪方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2020, 50(2): 83-90.
[8] 曹小洁,李小华,刘辉. 一类非仿射非线性大系统的结构在线扩展[J]. 山东大学学报 (工学版), 2020, 50(1): 35-48.
[9] 苏佳林,王元卓,靳小龙,程学旗. 自适应属性选择的实体对齐方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2020, 50(1): 14-20.
[10] 刘美珍,周风余,李铭,王玉刚,陈科. 基于模型不确定补偿的轮式移动机器人反演复合控制[J]. 山东大学学报 (工学版), 2019, 49(6): 36-44.
[11] 李彩虹,方春,王志强,夏斌,王凤英. 基于超混沌同步控制的移动机器人全覆盖路径规划[J]. 山东大学学报 (工学版), 2019, 49(6): 63-72.
[12] 马川,刘彦呈,刘厶源,张勤进. 考虑未知死区非线性的自适应模糊神经UUV航迹跟踪控制[J]. 山东大学学报 (工学版), 2019, 49(3): 47-56.
[13] 方波,陈红梅. 一种新的双策略进化果蝇优化算法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2019, 49(3): 22-31.
[14] 薛薇,谭东程,张妹,刘世龙. 基于FPGA的四翼超混沌系统同步及其保密视频通信[J]. 山东大学学报 (工学版), 2019, 49(3): 1-7.
[15] 李进,李二超. 基于正态分布和自适应变异算子的ε截断算法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2019, 49(2): 47-53.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 张永花,王安玲,刘福平 . 低频非均匀电磁波在导电界面的反射相角[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 22 -25 .
[2] 施来顺,万忠义 . 新型甜菜碱型沥青乳化剂的合成与性能测试[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(4): 112 -115 .
[3] 孔祥臻,刘延俊,王勇,赵秀华 . 气动比例阀的死区补偿与仿真[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 99 -102 .
[4] 来翔 . 用胞映射方法讨论一类MKdV方程[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 87 -92 .
[5] 陈瑞,李红伟,田靖. 磁极数对径向磁轴承承载力的影响[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(2): 81 -85 .
[6] 王波,王宁生 . 机电装配体拆卸序列的自动生成及组合优化[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 52 -57 .
[7] 李可,刘常春,李同磊 . 一种改进的最大互信息医学图像配准算法[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 107 -110 .
[8] 浦剑1 ,张军平1 ,黄华2 . 超分辨率算法研究综述[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 27 -32 .
[9] 王丽君,黄奇成,王兆旭 . 敏感性问题中的均方误差与模型比较[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(6): 51 -56 .
[10] 李芳佳, 高尚策, 唐政, 石井雅博, 山下和也. 基于元胞自动化模型的三维雪花晶体近似模式的产生(英文)[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 102 -105 .