非线性切换系统的复杂行为及其机理分析

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11472115
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0702.非线性振动及其控制
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

As a class of typical hybrid system, nonlinear swtiched system has wide engineering background, the complicated dynamical behaviors as well as the mechanism of which become a key problem in the research area of dynamical and control at home and abroad. In the project, we will focus on the nonlinear switched system to investigate different types of dynamical behaviors caused by the switching between smooth subsystems with different characteristics,especially between autonomous system and periodically excited system. Based on the analysis of the steady states as well as the bifurcations of the subsystems, the mechanism of different behaviors will be explored. Specificially, the dynamics of the switched systems will be discussed with different conditions such as the cases for subsystems with different characteristics and different switching forms, especially for the cases with different steady states involving in the behaviors, high codimensional bifurcations in the subsystems, the swithing point located at the critical position and different forms of internal resonance.The influence of the factors such as the variation of the parameters, the bifurcations in the subsystems, the small disturbance of the switching on the dynamical evolution of the switched system will be investigated.The difference of the behaviors as well as the mechanism caused by different forms of switching will be discussed to explore the dynamics as well as the mechanism of the switched system. The results obtained may serve for the advancement of the theory of nonlinear switched system as well as the practical enginneering applications.
作为一类典型的混杂系统,非线性切换系统具有广泛的工程背景,其复杂动力学行为及其机理研究是当前国内外动力学与控制领域的热点课题之一。本项目围绕非线性切换系统,考察具有不同特性的光滑子系统,尤其是在自治系统和周期激励系统之间的切换导致的各种动力学行为,通过分析子系统的各种平衡态及其分岔以及切换点的动力特性,探讨不同行为的产生原因,着重考察在具有不同特性的子系统及各种切换模式,特别是在诸如多平衡态参与切换,子系统存在高余为分岔、切换点处于临界位置以及存在各种共振关系等情形下切换系统的动力学特性,探讨各种因素诸如参数变化、子系统的分岔、切换模式的微扰等等对切换系统动力学演化过程的影响,研究不同切换模式所引起的系统行为差别及其产生原因,揭示切换系统的各种动力学行为及其产生机制,为发展非线性切换系统理论及实际工程应用提供服务。

结项摘要

作为一类典型的混杂系统,非线性切换系统具有广泛的工程背景,其复杂动力学行为及其机理研究是当前国内外动力学与控制领域的热点课题之一。(1)基于状态变量切换模式,分别给出了两个子系统参数空间诸如fold分岔、Hopf分岔等临界条件,得到了诸如2T-focus/cycle 型周期切换振荡、 4T-focus/cycle周期切换振荡、混沌切换振荡等复杂振荡行为,并揭示了其相应的产生机理。指出切换点数目成倍增加,会导致系统由倍周期分岔序列进入混沌。同时,解释了系统存在振荡周期减少序列等现象。(2) 基于时间切换模式,通过时间切换条件定义的局部截面以及子系统决定的局部映射,构造了整个时间切换系统的Poincaré映射,并根据多重打靶法和Runge-Kutta法计算得到Poincaré映射在给定参数下的不动点。通过单参数以及双参数分岔分析,指出切换系统的各种周期运动会经由鞍-结分岔,对称破缺分岔以及倍周期分岔等各种分岔通往混沌。此外,参数周期切换Lorenz系统的对称闭轨会经由鞍-结分岔后消失直接进入混沌振荡也会经由叉型分岔后失稳新产生一对非对称的同周期闭轨,进而这对非对称的周期闭轨就会各自经由倍周期分岔演化为混沌振荡。(3) 基于时间和状态变量混合切换模式,由局部截面和局部映射建立了整个时间状态混合切换系统的Poincaré映射,指出了由于状态切换条件导致系统周期解周期未知与时间切换周期解周期已知分析时的区别,并得到了其相应雅可比矩阵的形式表达式。根据Floquet乘子从不同的方向穿过单位元,得到了混合切换系统的双参数分岔曲线,将参数空间分割成具有不同吸引子的各个部分。研究表明,系统的周期解会经由倍周期分岔演化为混沌振荡,而fold分岔连接系统的周期3轨道和混沌运动。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Nonlinear behaviors as well as the mechanism in a piecewise-linear dynamical system with two time scales
具有两个时间尺度的分段线性动力系统的非线性行为及机制
  • DOI:
    10.1007/s11071-016-2825-y
  • 发表时间:
    2016-05
  • 期刊:
    Nonlinear Dynamics
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Bi, Qinsheng;Chen, Xiaoke;Kurths, Juergen;Zhang, Zhengdi
  • 通讯作者:
    Zhang, Zhengdi
Bursting Oscillations and the Mechanism with Sliding Bifurcations in a Filippov Dynamical System
Filippov 动力系统中的突发振荡和滑动分岔机制
  • DOI:
    10.1142/s0218127418501468
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    International Journal of Bifurcation and Chaos
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Qu Rui;Wang Yu;Wu Guoqing;Zhang Zhengdi;Bi Qinsheng
  • 通讯作者:
    Bi Qinsheng
A novel route to chaotic bursting in the parametrically driven Lorenz system
参数驱动洛伦兹系统中混沌爆发的新途径
  • DOI:
    10.1007/s11071-017-3418-0
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    NONLINEAR DYNAMICS
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Han Xiujing;Yu Yue;Zhang Chun
  • 通讯作者:
    Zhang Chun
Turnover of hysteresis determines novel bursting in Duffing system with multiple-frequency external forcings
滞后周转决定了多频外强迫杜芬系统中的新型爆发
  • DOI:
    10.1016/j.ijnonlinmec.2016.11.008
  • 发表时间:
    2017-03-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF NON-LINEAR MECHANICS
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Han, Xiujing;Yu, Yue;Bi, Qinsheng
  • 通讯作者:
    Bi, Qinsheng
双频1:2激励下修正蔡氏振子两尺度耦合行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏雨;毕勤胜;罗超;张晓芳
  • 通讯作者:
    张晓芳

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一类三维非线性系统的复杂簇发振荡行为及其机理
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  • 通讯作者:
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    --
  • 期刊:
    力学学报
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    陈关荣毕

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
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          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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