搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于亥姆霍兹定理计算动力学系统的哈密顿能量函数

王春妮 王亚 马军

引用本文:
Citation:

基于亥姆霍兹定理计算动力学系统的哈密顿能量函数

王春妮, 王亚, 马军

Calculation of Hamilton energy function of dynamical system by using Helmholtz theorem

Wang Chun-Ni, Wang Ya, Ma Jun
PDF
导出引用
  • 亥姆霍兹定理表明任意空间矢量场可以分解为涡旋场和梯度场的叠加.由于电磁场变化和电磁波传播则导致电磁场能量的迁移,动力学振子和神经元处于复杂电磁环境下必然伴随能量的吸收和释放.在非线性混沌电路、电容器充电放电以及电感线圈感应过程中都伴随着能量的转换和迁移.包含量纲的非线性振荡电路可利用标度变换方法转换为无量纲的动力学方程.利用平均场理论,电场能量和磁场能量的转换可用若干非线性振荡电路的动力学方程来刻画.基于亥姆霍兹定理来研究一类无量纲非线性动力学系统的哈密顿能量计算问题,对于实际的非线性振荡电路,通过标度变换可快速计算其能量函数.该结果对于动力学系统自适应控制有重要的参考价值.
    The Helmholtz theorem confirms that any vector field can be decomposed into gradient and rotational field. The supply and transmission of energy occur during the propagation of electromagnetic wave accompanied by the variation of electromagnetic field, thus the dynamical oscillators and neurons can absorb and release energy in the presence of complex electromagnetic condition. Indeed, the energy in nonlinear circuit is often time-varying when the capacitor is charged or discharged, and the occurrence of electromagnetic induction is available. Those nonlinear oscillating circuits can be mapped into dynamical systems by using scale transformation. Based on mean field theory, the energy exchange and transmission between electronic field and magnetic field can be estimated by appropriate nonlinear dynamical equations for oscillating circuits. In this paper, we investigate the calculation of Hamilton energy for a class of dimensionless dynamical systems based on Helmholtz's theorem. Furthermore, the scale transformation can be used to develop dynamical equations for the realistic nonlinear oscillating circuit, so the Hamilton energy function could be obtained effectively. These results can be greatly useful for self-adaptively controlling dynamical systems.
      通信作者: 马军, hyperchaos@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11365014,11372122)资助的课题.
      Corresponding author: Ma Jun, hyperchaos@163.com
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11365014, 11372122).
    [1]

    Wang H Q, Yu L C, Chen Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 5070 (in Chinese)[王慧巧, 俞连春, 陈勇2009物理学报 58 5070]

    [2]

    Wang C N, Chu R T, Ma J, Huang L 2015 Complexity 21 370

    [3]

    Wu H G, Bao B C, Liu Z, Xu, Q, Jiang P 2016 Nonlinear Dyn. 83 893

    [4]

    Li Q D, Zeng H Z, Li J 2015 Nonlinear Dyn. 79 2295

    [5]

    Liang Y, Yu D S, Chen H 2013 Acta Phys. Sin. 62 158501 (in Chinese)[梁燕, 于东升, 陈昊2013物理学报 62 158501]

    [6]

    Li Z J, Zeng Y C, Tang Z P 2014 Acta Phys. Sin. 63 098510 (in Chinese)[李志军, 曾以成, 谭志平2014物理学报 63 098501]

    [7]

    Neumann E, Pikovsky A 2003 Eur. Phys. J. B 34 293

    [8]

    Ren G D, Tang J, Ma J, Xu Y 2015 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simulat. 29 170

    [9]

    Wu X Y, Ma J, Yuan L H, Liu Y 2014 Nonlinear Dyn. 75 113

    [10]

    Babacan Y, Kaçar F, Grkan K 2016 Neurocomputing 203 86

    [11]

    Li J J, Tang J, Ma J, Du M M, Wang R, Wu Y 2016 Sci. Rep. 6 32343

    [12]

    Lv M, Ma J 2016 Neurocomputing 205 375

    [13]

    Ma J, Qin H X, Song X L, Chu R T 2015 Int. J. Mod. Phys. B 29 1450239

    [14]

    Song X L, Wang C N, Ma J, Tang J 2015 Sci. China:Technol. Sci. 58 1007

    [15]

    Hindmarsh J L, Rose R M 1982 Nature 296 162

    [16]

    Song X L, Jin W Y, Ma J 2015 Chin. Phys. B 24 128710

    [17]

    Ma J, Tang J 2015 Sci. China:Technol. Sci. 58 2038

    [18]

    Lv M, Ma J 2016 Nonlinear Dyn. 85 1479

    [19]

    Kobe D H 1986 Am. J. Phys. 54 552

    [20]

    Sarasola C, Torrealdea F J, d'Anjou A, Moujahid A, Graña M 2004 Phys. Rev. E 69 011606

    [21]

    Pinto R D, Varona P, Volkovskii A R, Szcs A, Abarbanel H D I, Rabinovich M I 2000 Phys. Rev. E 62 2644

    [22]

    Torrealdea F J, d'Anjou A, Graña M, Sarasola C 2006 Phys. Rev. E 74 011905

    [23]

    Li F, Yao C G 2016 Nonlinear Dyn. 84 2305

  • [1]

    Wang H Q, Yu L C, Chen Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 5070 (in Chinese)[王慧巧, 俞连春, 陈勇2009物理学报 58 5070]

    [2]

    Wang C N, Chu R T, Ma J, Huang L 2015 Complexity 21 370

    [3]

    Wu H G, Bao B C, Liu Z, Xu, Q, Jiang P 2016 Nonlinear Dyn. 83 893

    [4]

    Li Q D, Zeng H Z, Li J 2015 Nonlinear Dyn. 79 2295

    [5]

    Liang Y, Yu D S, Chen H 2013 Acta Phys. Sin. 62 158501 (in Chinese)[梁燕, 于东升, 陈昊2013物理学报 62 158501]

    [6]

    Li Z J, Zeng Y C, Tang Z P 2014 Acta Phys. Sin. 63 098510 (in Chinese)[李志军, 曾以成, 谭志平2014物理学报 63 098501]

    [7]

    Neumann E, Pikovsky A 2003 Eur. Phys. J. B 34 293

    [8]

    Ren G D, Tang J, Ma J, Xu Y 2015 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simulat. 29 170

    [9]

    Wu X Y, Ma J, Yuan L H, Liu Y 2014 Nonlinear Dyn. 75 113

    [10]

    Babacan Y, Kaçar F, Grkan K 2016 Neurocomputing 203 86

    [11]

    Li J J, Tang J, Ma J, Du M M, Wang R, Wu Y 2016 Sci. Rep. 6 32343

    [12]

    Lv M, Ma J 2016 Neurocomputing 205 375

    [13]

    Ma J, Qin H X, Song X L, Chu R T 2015 Int. J. Mod. Phys. B 29 1450239

    [14]

    Song X L, Wang C N, Ma J, Tang J 2015 Sci. China:Technol. Sci. 58 1007

    [15]

    Hindmarsh J L, Rose R M 1982 Nature 296 162

    [16]

    Song X L, Jin W Y, Ma J 2015 Chin. Phys. B 24 128710

    [17]

    Ma J, Tang J 2015 Sci. China:Technol. Sci. 58 2038

    [18]

    Lv M, Ma J 2016 Nonlinear Dyn. 85 1479

    [19]

    Kobe D H 1986 Am. J. Phys. 54 552

    [20]

    Sarasola C, Torrealdea F J, d'Anjou A, Moujahid A, Graña M 2004 Phys. Rev. E 69 011606

    [21]

    Pinto R D, Varona P, Volkovskii A R, Szcs A, Abarbanel H D I, Rabinovich M I 2000 Phys. Rev. E 62 2644

    [22]

    Torrealdea F J, d'Anjou A, Graña M, Sarasola C 2006 Phys. Rev. E 74 011905

    [23]

    Li F, Yao C G 2016 Nonlinear Dyn. 84 2305

  • [1] 闵国旗, 王丽丹, 段书凯. 离子迁移忆阻混沌电路及其在语音保密通信中的应用. 物理学报, 2015, 64(21): 210507. doi: 10.7498/aps.64.210507
    [2] 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
    [3] 张玲梅, 张建文, 吴润衡. 具有对应分段系统和指数系统的新混沌系统的Hopf分岔控制研究. 物理学报, 2014, 63(16): 160505. doi: 10.7498/aps.63.160505
    [4] 王震, 孙卫. T混沌系统的动力学分析与同步及其电路仿真. 物理学报, 2013, 62(2): 020511. doi: 10.7498/aps.62.020511
    [5] 廖东, 王小敏, 张家树, 张文芳. 基于空间伸缩结构的参数可控的混沌Hash函数. 物理学报, 2012, 61(23): 230506. doi: 10.7498/aps.61.230506
    [6] 邓玮, 方洁, 吴振军, 吴艳敏. 含有不确定项的混沌系统自适应修正函数投影同步. 物理学报, 2012, 61(14): 140503. doi: 10.7498/aps.61.140503
    [7] 周小勇. 一个新混沌系统及其电路仿真. 物理学报, 2012, 61(3): 030504. doi: 10.7498/aps.61.030504
    [8] 武花干, 包伯成, 刘中. 吸引子涡卷数量与分布的控制:系统设计及电路实现. 物理学报, 2011, 60(9): 090502. doi: 10.7498/aps.60.090502
    [9] 李建芬, 李农. 一类混沌系统的修正函数投影同步. 物理学报, 2011, 60(8): 080507. doi: 10.7498/aps.60.080507
    [10] 周小勇. 一种具有恒Lyapunov指数谱的混沌系统及其电路仿真. 物理学报, 2011, 60(10): 100503. doi: 10.7498/aps.60.100503
    [11] 刘扬正, 林长圣, 李心朝. 新的具有光滑二次函数混沌系统的构建与实现. 物理学报, 2011, 60(6): 060507. doi: 10.7498/aps.60.060507
    [12] 唐良瑞, 李静, 樊冰, 翟明岳. 新三维混沌系统及其电路仿真. 物理学报, 2009, 58(2): 785-793. doi: 10.7498/aps.58.785
    [13] 张建雄, 唐万生, 徐 勇. 一个新的三维混沌系统. 物理学报, 2008, 57(11): 6799-6807. doi: 10.7498/aps.57.6799
    [14] 杨东升, 张化光, 李爱平, 孟子怡. 基于模糊模型的不同结构的混沌系统同步. 物理学报, 2007, 56(6): 3121-3126. doi: 10.7498/aps.56.3121
    [15] 罗润梓. 一个新混沌系统的脉冲控制与同步. 物理学报, 2007, 56(10): 5655-5660. doi: 10.7498/aps.56.5655
    [16] 刘 凌, 苏燕辰, 刘崇新. 新三维混沌系统及其电路仿真实验. 物理学报, 2007, 56(4): 1966-1970. doi: 10.7498/aps.56.1966
    [17] 王杰智, 陈增强, 袁著祉. 一个新的混沌系统及其性质研究. 物理学报, 2006, 55(8): 3956-3963. doi: 10.7498/aps.55.3956
    [18] 李世华, 蔡海兴. Chen氏混沌电路实现与同步控制实验研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1687-1693. doi: 10.7498/aps.53.1687
    [19] 刘 丁, 钱富才, 任海鹏, 孔志强. 离散混沌系统的最小能量控制. 物理学报, 2004, 53(7): 2074-2079. doi: 10.7498/aps.53.2074
    [20] 卢志刚, 于灵慧, 柳晓菁, 高美静, 吴士昌. 克服扰动的混沌逆控制同步系统. 物理学报, 2002, 51(10): 2211-2215. doi: 10.7498/aps.51.2211
计量
  • 文章访问数:  11899
  • PDF下载量:  530
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-11
  • 修回日期:  2016-08-24
  • 刊出日期:  2016-12-05

/

返回文章
返回