不确定混沌系统的控制器设计及其在保密通信中的应用

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1、摘要摘要混沌运动是一种确定性的非线性运动，它的运动轨迹极为复杂却又不完全随机，混沌运动的动力学特性已经被证明在描述和量化大量复杂现象中具有很高的理论意义。但是，由于混沌系统所固有的状态初值敏感性以及混沌系统的复杂性和奇异性，使得混沌系统控制与应用研究成为非线性科学的研究热点。本文从控制理论的角度出发，研究了不确定混沌系统的鲁棒控制问题。对不确定混沌系统的控制研究主要包含了以下几方面的内容：(1)讨论了参数不确定混沌系统的参数辨识与同步问题。分别给出了基于最优搜寻法的参数离线辨识和基于自适应方法的参数在

2、线辨识，并讨论了控制输入受到非线性扰动作用的混沌同步问题。(2)讨论了具有严格反馈形式的一类不确定混沌系统的控制问题。利用引入一阶滤波器的改进Backstepping方法设计了两种混沌控制方案，实现了这类混沌系统在含有未知扰动下的跟踪及镇定控制。(3)讨论了基于鲁棒滑模观测器的不确定混沌系统同步问题。所设计的滑模观测器只需利用驱动混沌系统的输出即可解决驱动系统线性部分含有未知不匹配时变参数扰动的同步控制问题。(4)讨论了基于T-S模型的混沌系统弹性控制问题。针对混沌系统的T-S模型，同时考虑了混沌系统

3、模型的不确定性因素以及控制器自身受到的扰动，所设计的模糊弹性控制器不仅对外界扰动具有鲁棒性能，而且对控制器本身的摄动也具有一定的弹性，并在此基础上讨论了混沌在保密通信中的应用问题，设计实现了连续和离散两种情况下的混沌保密通信系统。关键词混沌控制与同步；参数不确定；自适应；Backstepping控制：滑模观测器：T-S混沌模型：弹性控制；图像保密通信燕山大学工学硕士学位论文AbstractResearchonchaosiSoneoftheimportantachievementsinnonlinear

4、science．Chaoticmotionisacomplexmotion，whoseequationiscertainbutthetrajectoryoftheorbitsisstochastic．Thedynamiccharactersofchaoticmotionhavebeenprovedtheoreticsignificanceindescribingandquantilyingmanycomplexphenomena．Therearelotsofchaoticphenomenainreal

5、world．Foroddkiesofchaos，uncontrolledchaoswillnotbeapplied，SOchaoscontrolisthefirststepofchaosapplication．Chaoscontrolandchaosapplicationhavealreadybecomehotfieldinnonlinearscience．Alongthecontrollersdesignforuncertainchaoticsystems，themainresultsofthist

6、hesisareexpressedaSfollows：(1)111eproblemofboththeestimationofunknownparametersofthedriveoscillatorandthesynchronizationoftwochaoticsystemsarestudied．Weresearchtheparameteridentificationforparameteruncertainchaoticsystemsbyoptimizationandadaptivemethod．

7、Avariablestructurecontroldesignforuncertainchaoticsystemssubjecttosectornonlinearinputsisalsoconsidered．(2)WedevelopedtheBacksteppingbasedcontroldesignforaclassofchaoticsystemsinstrict-feedbackformwitharbitraryuncertainty．Thedevelopmentisabletoeliminate

8、theproblemof‘‘explosionofcomplexity”inherentintheexistingmethod．Twodesignsofthismethodarepresented．Inaddition，thestabilityanalysisiSgiventoshowourcontrollawcallmakethetrackingerrorarbitrarilysmall．(3)Arobustslidingmodeobserverisp