尽管人们对混沌现象的认识日趋深入,但是有一道难题也急需解决,那就是如何将混沌的研究成果通过转化服务于人类。混沌系统具有复杂的动力学行为,人们也一直被“混沌系统是不可控的”这一传统概念所束缚。然而,随着相关研究的进一步深入,人们发现控制混沌不仅能够消除混沌的消极影响,更为重要的是可以对混沌积极的影响加以利用。控制混沌在一定程度上也决定着混沌的应用。近几年,尽管国内外学者在混沌系统的控制研究上获得了一定的研究成果,但是针对混沌应用的研究尚处于初级阶段,后续相关研究工作尚有待开展。
现代电子计算机之父冯·诺依曼是第一位产生混沌可控观点的学者,此后历经30 多年直到1987 年,控制混沌这一思想才被Hubler 和Lscher 渐渐引入。他们认为:即使通过对系统施加一定外部作用能够使系统轨线成为稳定的周期轨道,所得运动也不能够保证是系统动力学方程的解。这种方法需要已知系统的动力学模型,不需要反馈且对随机噪声具备一定的抗干扰能力。
1990 年,美国马里兰大学的3 位物理学家Ott.Grebogi 和Yorke 联名发表了《控制混沌》的论文。在文中他们表示对系统参数稍做改变就能够使其系统轨迹稳定在不同的周期轨道上,其最大特点就是原系统动力学方程的解确定了所有不确定周期轨道。此方法刚被提出就产生了意义深远的影响,而且彻底消除了“混沌不可控”这一传统观念。(www.daowen.com)
历经几十年的摸索与研究,现如今国内外学者对混沌控制的研究已经硕果累累。除了上述各种控制方法之外,还涌现出了各种不同的控制混沌的方法和策略。例如,1991 年俄亥俄州立大学的物理专家Hunt 提出了用偶然正比例方法来控制混沌,该方法不仅能够实现在小信号微扰时对混沌系统中的低周期轨道进行控制,还能够通过调节限制微扰的窗口宽度和反馈信号的增益对其中的髙轨道实现控制。此外,Tanaka 等基于LMI 的方法实现了混沌控制;Piccardi 等通过最优控制策略实现了混沌控制;Fowler 提出了用随机控制方法控制Henon-Heiles振子和Lorenz 系统;Wan 等基于非线性控制中的反馈全局镇定方法实现了混沌控制,但此方法暴露了过大的保守性;陈小山等利用滑模变结构控制方法实现了混沌控制;谭文等基于改进的BP 神经网络控制方法也实现了混沌控制。
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