基于神经网络和滑模控制的不确定混沌系统同步

李华青; 廖晓峰; 黄宏宇

doi:10.7498/aps.60.020512

摘要

基于滑模控制技术和径向基函数神经网络,设计出一种神经滑模控制器,实现了两个不确定混沌系统的同步.控制器的设计不依赖于系统的数学模型,只与系统的输出状态有关,而且对参数不确定性和外界干扰具有较强的稳健性.最后,利用本方法设计出控制器实现了未知Lorenz系统的自同步、未知Lorenz系统与Chen系统之间的异结构同步,而且响应时间短,同步效果好.

关键词:

The synchronization between two unknown chaotic systems is achieved by designing a controller based on the sliding mode control technique and radial basis function neural network. The controller design method is independent of the system mathematical model, but only depends on the output of the system state. Moreover, it is robust to parameter uncertainties and the outside interference. Finally, synchronization between unknown Lorenz systems and between unknown Lorenz system and Chen system are achieved using the proposed method. The response time is very short and the synchronization performance is good.

Keywords:

作者及机构信息

1.
重庆大学计算机学院,重庆 400044

基金项目: 中央高校基本科研业务费(批准号:CDJXS10180012)和国家自然科学基金(批准号:60973114,61003247)资助的课题.

Authors and contacts

1.
College of Computer Science, Chongqing University, Chongqing 400044, China

参考文献

[1]	Pecora L M, Carroll T L 1990 Phys. Rev. Lett. 64 821
[2]	Lü J H, Zhou T S 2002 Chaos Soliton. Fract. 14 529
[3]	Yin X H, Ren Y, Shan X M 2002 Chaos Solitton. Fract. 14 1077
[4]	Han X, Lu J A, Wu X 2004 Chaos Soliton. Fract. 22 221
[5]	Tao C H, Lu J A, Lü J H 2002 Acta Phys. Sin. 51 1497 (in Chinese) [陶朝海、陆君安、吕金虎 2002 物理学报 51 1497]
[6]	Chen Z S,Sun K H,Zhang T S 2005 Acta Phys. Sin. 54 2580 (in Chinese) [陈志胜、孙克辉、张泰山 2005 物理学报 54 2580]
[7]	Sarasola C, Torrealdea F J, Anjou A D 2003 Int. J. Bifurc. Chaos 13 177
[8]	Chen S H,Yang Q, Wang C P 2004 Chaos Soliton. Fract. 20 751
[9]	Sun J T, Zhang Y P 2003 Phys. Lett. A 36 306
[10]	Liu J, Chen S H, Lu J A 2003 Acta Phys. Sin. 52 1595 (in Chinese) [刘杰、陈士华、陆君安 2003 物理学报 52 1595]
[11]	Wang X Y,Wang Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 2498 (in Chinese) [王兴元、王勇 2007 物理学报 56 2498]
[12]	Guo H J, Liu J H 2004 Acta Phys. Sin. 53 4080 (in Chinese) [郭会军、刘君华 2004 物理学报 53 4080]
[13]	Yang S K, Chen S L, Yan H T 2002 Chaos Solition. Fract. 13 767
[14]	Guan X P, Tang Y G, Fan Z P, Wang Y Q 2001 Acta Phys. Sin. 50 2112 (in Chinese) [关新平、唐英干、范正平、王益群 2001 物理学报 50 2112]
[15]	Hornik K, Stinchombe M, White H 1989 Neural Networks 2 359
[16]	Liu J K 2005 Matlab Simulation for Sliding Mode Control (Beijing: Tsinghua University Press) pp13—226 (in Chinese) [刘金坤 2005 滑模变结构控制MATLAB仿真(北京:清华大学出版社)第13—226页]
[17]	Ropaei M, Zolghadri M 2009 Nonl. Anal. Theo. Meth. Appl. 71 4430
[18]	Hajian M, Markadeh G 2009 Ener. Conv. Mana. 50 2296
[19]	Kong C C, Chen S H 2009 Chin. Phys. B 18 91
[20]	Yu D C, Wu A G, Yang C P 2005 Chin. Phys. B 14 914
[21]	Guo H J, Yin Y W, Wang H M 2008 Chin. Phys. B 17 1652
[22]	Lou X Y, Cui B T 2008 Chin. Phys. B 17 4434
[23]	Li L X, Peng H P, Guan B Z, Xu J M 2001 Chin. Phys. B 10 708
[24]	Yue Y J, Feng R P 2001 Acta Phys. Sin. 50 440 (in Chinese) [薛月菊、冯汝鹏 2001 物理学报 50 440]
[25]	Liu D, Yan X M 2009 Acta Phys. Sin. 58 3747 (in Chinese) [刘丁、闫晓妹 2009 物理学报 58 3747]
[26]	Li X C, Xu W, Xiao Y Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 4721 (in Chinese) [李秀春、徐伟、肖玉柱 2008 物理学报 57 4721]
[27]	Liu F C, Song J Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 4729 (in Chinese) [刘福才、宋佳秋 2008 物理学报 57 4729]
[28]	Yang T, Shao H H 2005 Acta Phys. Sin. 54 4584 (in Chinese) [杨涛、邵惠鹤 2005 物理学报 54 4584]
[29]	Yau H T, Yan J J 2009 Nonl. Anal.Real World Appl. 10 1480

施引文献

[1]	Pecora L M, Carroll T L 1990 Phys. Rev. Lett. 64 821
[2]	Lü J H, Zhou T S 2002 Chaos Soliton. Fract. 14 529
[3]	Yin X H, Ren Y, Shan X M 2002 Chaos Solitton. Fract. 14 1077
[4]	Han X, Lu J A, Wu X 2004 Chaos Soliton. Fract. 22 221
[5]	Tao C H, Lu J A, Lü J H 2002 Acta Phys. Sin. 51 1497 (in Chinese) [陶朝海、陆君安、吕金虎 2002 物理学报 51 1497]
[6]	Chen Z S,Sun K H,Zhang T S 2005 Acta Phys. Sin. 54 2580 (in Chinese) [陈志胜、孙克辉、张泰山 2005 物理学报 54 2580]
[7]	Sarasola C, Torrealdea F J, Anjou A D 2003 Int. J. Bifurc. Chaos 13 177
[8]	Chen S H,Yang Q, Wang C P 2004 Chaos Soliton. Fract. 20 751
[9]	Sun J T, Zhang Y P 2003 Phys. Lett. A 36 306
[10]	Liu J, Chen S H, Lu J A 2003 Acta Phys. Sin. 52 1595 (in Chinese) [刘杰、陈士华、陆君安 2003 物理学报 52 1595]
[11]	Wang X Y,Wang Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 2498 (in Chinese) [王兴元、王勇 2007 物理学报 56 2498]
[12]	Guo H J, Liu J H 2004 Acta Phys. Sin. 53 4080 (in Chinese) [郭会军、刘君华 2004 物理学报 53 4080]
[13]	Yang S K, Chen S L, Yan H T 2002 Chaos Solition. Fract. 13 767
[14]	Guan X P, Tang Y G, Fan Z P, Wang Y Q 2001 Acta Phys. Sin. 50 2112 (in Chinese) [关新平、唐英干、范正平、王益群 2001 物理学报 50 2112]
[15]	Hornik K, Stinchombe M, White H 1989 Neural Networks 2 359
[16]	Liu J K 2005 Matlab Simulation for Sliding Mode Control (Beijing: Tsinghua University Press) pp13—226 (in Chinese) [刘金坤 2005 滑模变结构控制MATLAB仿真(北京:清华大学出版社)第13—226页]
[17]	Ropaei M, Zolghadri M 2009 Nonl. Anal. Theo. Meth. Appl. 71 4430
[18]	Hajian M, Markadeh G 2009 Ener. Conv. Mana. 50 2296
[19]	Kong C C, Chen S H 2009 Chin. Phys. B 18 91
[20]	Yu D C, Wu A G, Yang C P 2005 Chin. Phys. B 14 914
[21]	Guo H J, Yin Y W, Wang H M 2008 Chin. Phys. B 17 1652
[22]	Lou X Y, Cui B T 2008 Chin. Phys. B 17 4434
[23]	Li L X, Peng H P, Guan B Z, Xu J M 2001 Chin. Phys. B 10 708
[24]	Yue Y J, Feng R P 2001 Acta Phys. Sin. 50 440 (in Chinese) [薛月菊、冯汝鹏 2001 物理学报 50 440]
[25]	Liu D, Yan X M 2009 Acta Phys. Sin. 58 3747 (in Chinese) [刘丁、闫晓妹 2009 物理学报 58 3747]
[26]	Li X C, Xu W, Xiao Y Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 4721 (in Chinese) [李秀春、徐伟、肖玉柱 2008 物理学报 57 4721]
[27]	Liu F C, Song J Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 4729 (in Chinese) [刘福才、宋佳秋 2008 物理学报 57 4729]
[28]	Yang T, Shao H H 2005 Acta Phys. Sin. 54 4584 (in Chinese) [杨涛、邵惠鹤 2005 物理学报 54 4584]
[29]	Yau H T, Yan J J 2009 Nonl. Anal.Real World Appl. 10 1480

[1]	魏德志, 陈福集, 郑小雪. 基于混沌理论和改进径向基函数神经网络的网络舆情预测方法. 物理学报, 2015, 64(11): 110503. doi: 10.7498/aps.64.110503
[2]	修春波, 刘畅, 郭富慧, 成怡, 罗菁. 迟滞混沌神经元/网络的控制策略及应用研究. 物理学报, 2015, 64(6): 060504. doi: 10.7498/aps.64.060504
[3]	薛楷嘉, 王从庆. 基于在线误差修正自适应SVR的非线性不确定分数阶混沌系统滑模控制. 物理学报, 2015, 64(7): 070502. doi: 10.7498/aps.64.070502
[4]	潘光, 魏静. 一种分数阶混沌系统同步的自适应滑模控制器设计. 物理学报, 2015, 64(4): 040505. doi: 10.7498/aps.64.040505
[5]	于海涛, 王江. 基于反演自适应动态滑模的FitzHugh-Nagumo神经元混沌同步控制. 物理学报, 2013, 62(17): 170511. doi: 10.7498/aps.62.170511
[6]	王斌, 吴超, 朱德兰. 一个新的分数阶混沌系统的翼倍增及滑模同步. 物理学报, 2013, 62(23): 230506. doi: 10.7498/aps.62.230506
[7]	路永坤. 受扰统一混沌系统的主动自适应模糊积分滑模控制. 物理学报, 2012, 61(22): 220504. doi: 10.7498/aps.61.220504
[8]	吕翎, 李雨珊, 韦琳玲, 于淼, 张檬. 基于滑模控制法实现规则网络的混沌同步. 物理学报, 2012, 61(12): 120504. doi: 10.7498/aps.61.120504
[9]	曹鹤飞, 张若洵. 基于滑模控制的分数阶混沌系统的自适应同步. 物理学报, 2011, 60(5): 050510. doi: 10.7498/aps.60.050510
[10]	郭会军, 刘丁, 赵光宙. 受扰统一混沌系统基于RBF网络的主动滑模控制. 物理学报, 2011, 60(1): 010510. doi: 10.7498/aps.60.010510
[11]	李农, 李建芬, 刘宇平. 不确定混沌系统的反同步与参数辨识. 物理学报, 2010, 59(9): 5954-5958. doi: 10.7498/aps.59.5954
[12]	付士慧, 裴利军. 具有非线性控制的Chua电路的混沌同步. 物理学报, 2010, 59(9): 5985-5989. doi: 10.7498/aps.59.5985
[13]	刘丁, 闫晓妹. 基于滑模控制实现分数阶混沌系统的投影同步. 物理学报, 2009, 58(6): 3747-3752. doi: 10.7498/aps.58.3747
[14]	王永生, 孙瑾, 王昌金, 范洪达. 变参数混沌时间序列的神经网络预测研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6120-6131. doi: 10.7498/aps.57.6120
[15]	刘福才, 宋佳秋. 基于主动滑模控制的一类混沌系统异结构反同步. 物理学报, 2008, 57(8): 4729-4737. doi: 10.7498/aps.57.4729
[16]	李农, 李建芬, 刘宇平, 马健. 基于线性反馈控制的不确定混沌系统的参数辨识. 物理学报, 2008, 57(3): 1404-1408. doi: 10.7498/aps.57.1404
[17]	牛培峰, 张君, 关新平. 基于遗传算法的统一混沌系统比例-积分-微分神经网络解耦控制研究. 物理学报, 2007, 56(5): 2493-2497. doi: 10.7498/aps.56.2493
[18]	于灵慧, 房建成. 混沌神经网络逆控制的同步及其在保密通信系统中的应用. 物理学报, 2005, 54(9): 4012-4018. doi: 10.7498/aps.54.4012
[19]	王耀南, 谭文. 混沌系统的遗传神经网络控制. 物理学报, 2003, 52(11): 2723-2728. doi: 10.7498/aps.52.2723
[20]	谭文, 王耀南, 刘祖润, 周少武. 非线性系统混沌运动的神经网络控制. 物理学报, 2002, 51(11): 2463-2466. doi: 10.7498/aps.51.2463

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