通过采用Adomian分解方法,解决了分数阶简化Lorenz系统并在数字信号处理器(DSP)上实现了该方法。 该系统的Lyapunov指数(LE)光谱是基于QR分解法计算的,与相应的分叉图非常吻合。 我们通过颜色最大LE(LEmax)和混沌图分析了参数和分数导数阶数对系统特性的影响。 发现阶数越小,LEmax越大。 迭代步长也会影响混沌的最低顺序。 此外,我们在DSP平台上实现了分数阶简化的Lorenz系统。 在DSP上生成的相图与通过计算机仿真获得的结果一致。 它为分数阶混沌系统的应用奠定了良好的基础。 ### 基于Adomian分解方法的分数阶简化Lorenz系统的特性分析和DSP实现 #### 摘要 本文研究了分数阶简化Lorenz系统的特性,并使用Adomian分解方法求解该系统。此外,还在数字信号处理器(DSP)上实现了此方法。系统Lyapunov指数(LE)光谱的计算基于QR分解法,结果显示其与对应的分岔图高度匹配。我们通过色彩最大LE(LEmax)和混沌图来分析参数和分数导数阶数对系统特性的影响。研究发现,阶数越小,LEmax越大;迭代步长也会影响混沌存在的最低阶数。此外,我们还在DSP平台上实现了分数阶简化的Lorenz系统,生成的相图与通过计算机仿真得到的结果相符,为分数阶混沌系统的应用提供了良好的基础。 #### 关键知识点详解 **1. 分数阶微积分** 分数阶微积分是一门研究非整数阶导数和积分的数学分支,它扩展了传统的微积分理论。在分数阶微算中,导数的阶数可以是非整数形式,例如0.5或1.7等。分数阶微积分在描述具有记忆特性的物理过程方面具有独特优势,特别是在非线性动力学、控制理论等领域有着广泛的应用前景。 **2. 简化Lorenz系统** Lorenz系统是一种经典的混沌模型,由爱德华·诺顿·洛伦兹在1963年提出,用于模拟大气环流。简化Lorenz系统是指在原始Lorenz系统基础上进行简化后的版本,通常保留了原系统的混沌特性但减少了复杂度,使其更易于数值分析和理论研究。 **3. Adomian分解方法** Adomian分解方法(ADM)是由乔治·阿多米安提出的一种解析和数值解非线性方程的方法。这种方法将复杂的非线性方程分解成一系列容易解决的线性方程,从而避免了传统方法中的迭代过程,提高了计算效率和准确性。对于分数阶微分方程,Adomian分解方法特别有用,因为它能够有效地处理这类方程的复杂性。 **4. Lyapunov指数光谱** Lyapunov指数是用来衡量动力系统长期行为稳定性的指标,特别是对于混沌系统来说非常重要。Lyapunov指数光谱可以揭示系统中的各种动态特征,如稳定性、周期性和混沌性。通过计算系统不同参数下的Lyapunov指数光谱,可以深入理解系统的动态行为。 **5. QR分解法** QR分解是一种矩阵分解方法,用于将矩阵分解为一个正交矩阵Q和一个上三角矩阵R的乘积。在本文中,QR分解法被用来计算简化Lorenz系统的Lyapunov指数光谱。这种计算方法的优点在于能够提供更加准确和稳定的指数估计值。 **6. 数字信号处理器(DSP)实现** DSP是一种专门设计用于快速执行信号处理算法的处理器。本文中,在DSP上实现了分数阶简化Lorenz系统及其Adomian分解方法。这不仅验证了方法的有效性,还为实际应用中的实时处理提供了可能。通过在DSP上生成的相图与通过计算机仿真得到的结果的一致性,证明了该方法在DSP平台上的可行性。 **结论** 本研究通过采用Adomian分解方法解决了分数阶简化Lorenz系统,并在数字信号处理器上实现了该方法。通过对系统特性的影响分析表明,分数导数阶数的减小会导致最大Lyapunov指数增大,而迭代步长也会影响混沌现象的存在条件。此外,DSP实现的成功验证了分数阶混沌系统在实际应用中的潜力,为进一步的研究和发展奠定了坚实的基础。
2025-09-19 16:30:29 617KB Fractional calculus; simplified Lorenz
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一类具有Riemann-Liouville 分数阶导数的线性时不变微分系统的完全能控性,杨玲,周先锋,本文研究一类具有Riemann-Liouville分数阶导数的线性时不变微分系统的完全能控性。首先得到了关于古典意义上状态方程初值问题的解,然后
2025-06-28 20:02:45 435KB 首发论文
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分数阶时滞系统是现代控制理论中的一个重要研究领域,它扩展了传统的整数阶系统理论,引入了非整数阶微积分的概念。在本压缩包文件"分数阶编程文献(fractional-order system).zip"中,我们可以期待找到一系列关于如何进行分数阶时滞系统编程的文献资料。这些资料可能涵盖了理论基础、建模方法、稳定性分析以及控制策略等多个方面。 分数阶系统的核心特征在于其阶数不局限于整数,可以取任意实数或复数。这使得系统行为变得更加复杂,但也增加了表达实际物理过程的能力。分数阶微积分在处理具有记忆和惯性的系统时尤其有效,如电化学储能、生物动力学等复杂系统。 在时滞系统中,系统的输出会受到过去输入的影响,这种延迟现象在许多工程和自然科学问题中普遍存在。分数阶时滞系统则结合了分数阶微积分和时滞效应,使得模型能够更准确地反映这些系统的动态特性。 在分数阶时滞系统的建模过程中,关键步骤包括选择合适的分数阶微分算子(如Caputo或Riemann-Liouville算子)来表示系统动态,并考虑时滞项的影响。建模方法通常涉及数学推导、数值计算以及实验数据拟合。 在稳定性分析方面,分数阶时滞系统的稳定性理论比整数阶系统更为复杂。研究者通常会利用Lyapunov函数、分数阶微分不等式等工具来探讨系统的渐近稳定性、局部稳定性或者边界稳定性。此外,时滞的存在可能会影响系统的稳定性,因此需要对时滞大小进行限制。 控制策略设计是分数阶时滞系统研究的另一重要部分。常见的控制方法有PID分数阶控制器、滑模控制、自适应控制等,它们需要针对分数阶时滞系统的特性进行调整,以保证控制性能和稳定性。 压缩包中的"分数阶(fractional-order system)"文件可能包含了上述内容的详细论文、报告或代码实现,供研究者和工程师深入理解和应用分数阶时滞系统编程。通过学习和研究这些资料,我们可以掌握分数阶时滞系统的基本概念,了解其建模与控制方法,以及如何在实际问题中应用这些理论。
2025-06-21 11:13:07 496KB 分数阶时滞系统
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在无线通信领域,分式规划(Fractional Programming, FP)是一种强大的工具,常用于解决复杂的优化问题,如信号传输的功率控制。FP涉及到数学优化理论,它允许我们以分数形式表达目标函数,使得问题的结构更为清晰且易于处理。本文将深入探讨分式规划在无线通信中的应用,以及如何借助Matlab进行实现。 分式规划的核心在于其目标函数是由分子和分母两部分构成的分数,这种形式特别适合处理涉及比例或比率的优化问题。在无线通信中,一个常见的应用场景是功率控制,目标是最大化系统整体的吞吐量或最小化干扰,同时确保每个用户的最低服务质量。 二次变换是解决分式规划问题的一种有效方法。通过将分式转化为等价的凸二次形式,我们可以利用凸优化算法来求解。例如,Dinkelbach算法就是一个经典的二次变换技术,它将原分式问题转化为一系列无理函数的线性优化问题,从而简化了求解过程。 功率控制在无线通信中至关重要,因为它直接影响到信号质量、覆盖范围和能效。在多用户环境中,功率控制需要平衡各个用户的信号强度,防止强信号对弱信号的干扰,同时保证网络资源的公平分配。分式规划可以有效地解决这个问题,通过优化发射功率,达到提升系统性能的目的。 Matlab作为强大的数值计算软件,提供了丰富的工具箱,如CVX,用于处理凸优化问题。CVX允许用户以高阶语言的形式定义优化问题,自动处理内部的凸优化转换和求解过程。在分式规划的Matlab实现中,我们可以首先定义分式目标函数和约束条件,然后调用CVX进行求解。这种方法不仅降低了编程难度,还提高了问题求解的效率。 在实际操作中,我们需要编写Matlab代码来构建分式规划模型,这通常包括以下几个步骤: 1. 定义变量:声明需要优化的变量,如功率分配。 2. 定义目标函数:用分式形式表示目标函数,如系统吞吐量或干扰比。 3. 设置约束:根据无线通信场景,设定功率限制、信噪比阈值等约束条件。 4. 使用CVX:导入CVX库,声明问题为凸优化问题,并调用`cvx_begin`和`cvx_end`来包围目标函数和约束。 5. 求解问题:运行Matlab,CVX会自动处理内部转化并找到最优解。 6. 分析结果:输出优化后的功率分配方案,评估系统性能。 通过以上步骤,我们可以利用Matlab和CVX有效地解决无线通信中的分式规划问题,实现功率控制策略,提高网络性能。在实际应用中,还需要结合无线通信系统的具体特性,如信道模型、用户分布等因素,对模型进行调整和优化,以获得更贴近实际的解决方案。
2024-07-11 18:21:53 486KB matlab 功率控制 分式规划
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带有无穷点的高阶分数阶微分方程正解的存在性,郭丽敏,刘立山,本文利用 不动点定理和序列逼近的方法,研究了一类带有无穷点边值条件的奇异分数阶微分方程正解的存在性。此文中非线性条件里面含�
2024-03-02 08:25:10 156KB 首发论文
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Riemann-Liouville抽象分数阶松弛方程,梅占东,金瑞,本文研究抽象分数阶松弛方程。提出了Riemann-Liouville分数阶$(lpha,eta)$预解式的概念并得到了一些相关性质。结合这些性质和一般的Mittag-L
2024-03-01 15:22:28 202KB 首发论文
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使用 Grundwald-Letnikov 定义的分数导数和积分。 请参考: http ://www3.nd.edu/~msen/Teaching/UnderRes/FracCalc1.pdf (equ. 32 and equ. 36)
2023-03-10 11:43:09 314KB matlab
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matlab中分式的代码非线性离散时间分数系统的状态估计A-贝叶斯视角 论文源代码 STBL Alpha 稳定分发文件夹 使用了 Mark Veillette 编写的 MATLAB 函数库“STBL”。 源代码可以在以下位置下载: 关于该函数库的详细说明,请参见: SISO_Gau_FPF 分数高斯系统的 FPF:标量情况。 FourAlgCompare 文件夹 SISO 分数高斯系统的 FEKF、FCDKF、FUKF 和 FPF 的比较。 MIMO_Gau_FPF 分数高斯系统的 FPF:多元情况。 SISO_NonGau_FPF 文件夹 分数非高斯系统的 FPF @article{liu2019state, title={State estimation for nonlinear discrete--time fractional systems: A Bayesian perspective}, author={Liu, Tianyu and Wei, Yiheng and Yin, Weidi and Wang, Yong and Liang, Qing},\njournal=
2022-10-26 21:07:32 621KB 系统开源
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fractional N PLL 设计例子, 有原理图, 流片成功. 成功 , 设计 Fractional N PLL design example.pdf
2022-05-31 09:22:18 306KB fractional N PLL 设计例子
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Some tutorial about fractional-order chaotic system.
2022-03-28 17:05:27 30KB matlab
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