以入倍周期分岔区,由处发生第次倍周期分岔,由周期变为周期周期轨道满足,,由,两式可得,解此元四次方程可得个根,即有个不动点显然和是两个平凡解,应予以排除式消除以上两个平凡解以后得,解式得,,将此两解带入周期轨道的稳定性条件,可知在稳定区间两端取值和,其中后者对应由周期到周期分岔的临界点类似地分析下去,发现大于时,系统开始倍周期分岔,其周期为,直至个值,系统开始表现随机行为,即进入了混沌状态虫口模型混沌现象的计算机模拟这里,我采用对这个模型进行简单的数值模拟程序流程图如图所示图程序流程图程序运行结果以及分析由程序的运行结果可以看到虫口模型在由倍周期分岔进入混沌运动的过程如果取,,迭代的轨道如图所示开始模型对初始值敏感性模拟同初值对应不同参数同参数对应不同初值任意参数和数值输入参数和确认开始迭代绘图输出结束图周期轨道对应于周期轨道,此时,即种群趋于消灭如果取,,迭代后的轨道如图所示图虫口数趋于个稳定值此时趋于个稳定的值,即虫口数最终会稳定在个确定的数量如果取三个不同的初始值,,对应于同个参数其结果也趋于同个稳定的值如图所示,即虫口数最终趋于同个状态图虫口数趋于同个稳定值随着参数的继续增大,例如时系统状态就会进入周期轨道,系统出现两个值和的交替状态,如图所示,即虫口数在两种状态之间交替变化图周期轨道如果进步继续增加值,当,此时在四个值上依次跳动例如时,依次趋向于进入周期轨道,如图所示,虫口数在上面的四个值间周期变动图周期轨道继续增大参数的值,系统状态倍周期演化最终进入混沌轨道,如图所示图混沌轨道例如取,初值分别为和与只有很小的差别,但我们可以明显的看到,迭代后的两条轨道最终表现出显著的差异,如图所示图两条混沌轨道比较在牛顿力学中,只要初始条件和受力状态确定,以后的运动就确定了,如果初始条件的变化很小,那么随着系统的演化,轨道的改变也不会很大上面图中两条轨道显著的差异在牛顿力学中显得有点不可思议,但这也正是混沌现象的神奇之处造成这种初值敏感性的主要机制在于伸长和折叠伸长的特性就是把相邻点的距离拉开,最终导致相邻点指数分离折叠的特性就是把很远的点凑到起,使得序列最终保持有界,而且还会引起映射的不可逆这种伸长折叠过程不断地进行,从而导致了混沌计算机的发展实现了大量快速的数值计算,为非线性系统的研究提供了有力武器本文通过对虫口模型的计算机模拟,展现了其中的奇异规律,在教学中取得了良好的效果,可以为同行提供有益的参考和教学补充也会引起更多人的兴趣和研究,促进非线性科学的发展第五章总结本文主要要介绍了混沌理论的基本概念,并且通过计算机软件模拟了混沌理论中的洛伦兹模型和虫口模型混沌现象只能出现在非线性系统而不能出现在线性系统中在虫口方程中没有外加随机变量,即不存在产生随机性的外部原因这种随机性又是本身固有的,是内在随机性而牛顿力学等的内在随机性的根源就在于其动力学方程中有非线性项存在,这与分子无规运动的随机性不同混沌是过程的科学演化的科学,而不是状态的科学,变是混沌的本性随着时间的推移,系统运动状态在不断变化当控制参量由小到大变化时,系统由稳定有序逐渐失稳,开始分岔,随着分岔按几何级数的不断增长,系统由有序到无序当控制参量达到个临界值时系统进入混沌区当再增大时又会遇到个个的周期窗口,个个混沌区,当不断减少时系统又会由混沌逐渐向有序演化在今后的研究中虫口模型程序初值取随机数设定初值得出表达式画出抛物线画出等分角线建立循环开始迭代迭代关系式画竖线,与抛物线相交于,点从,点画横线交等分角线于,点将映射所得的赋给下次迭代的初值结束循环虫口模型程序取随机的初值从连续取到,步长为将赋给迭代变量先进行循环迭代以达到稳定的定常解ξ迭代次,而不作图再进行循环,看定常解ξ与的关系用定常解进行迭代画图,将着重对具体现象的数学建模和计算机模拟,以便观察到更具体的现象参考文献,,,,,吴彤非线性动力学混沌理论方法及其意义清华大学学报,王德金,郑永爱分数阶混沌系统的延迟同步动力学与控制学报,孙庆华,包芳勋从线性到非线性和混沌谈数学的发展历程西安电子科技大学学报社会科学版,陈向炜,傅景礼,罗绍凯,梅凤翔系统动力学研究进展商丘师范学院学报,江富泉,李后强分形混沌理论与系统辩证论哲学动态,侯威,封国林,董文杰基于复杂度分析映射和模型的研究,王亥,胡健栋混沌扩频序列电子学报,王杰智,陈增强,袁著祉个新的混沌系统及其性质研究物理学报,傅新楚,周焕文,许凯华分叉混沌符号动力学武汉武汉大学出版社,王东生,曹磊混沌分形及其应用合肥中国科学技术大学出版社致谢本论文是在周林华老师的精心指导下完成的在此,我要对我的导师周林华在毕业设计期间,对我的学习生活上无微不至的关怀和帮助表示最诚挚的感谢和最衷心的祝福周老师在繁忙的教学和科研工作中花费了大量的心血和宝贵的时间对我的论文进行指导,论文中每点成绩的取得都是与老师的谆谆教诲分不开的老师们严谨的科学态度和治学之道是我终身学习的榜样,并将激励我在今后的人生道路上不断努力,积极进取并且让我深深体会到,认真的做好件事,所获得的成就感是任何东西都无法取代的,周老师给我的不仅仅是学科与知识的教诲,更是对我人生态度的教诲,请允许我再次向周老师表示最衷心的谢意我要深深感谢我的父母和其他亲人们,正是因为他们在生活上无微不至的关怀和精神上极大的支持和鼓励,才使我顺利完成了四年的大学学习,充实而愉快地度过了人生的重要阶段感谢数学系的其他老师对我学业上的帮助和指导和他们同走过的日子是无比的快乐开心最后我要感谢所有关心和帮助过我的朋友们,谢谢你们,我永远爱你们,附录洛伦兹模型程序,模型变量时域响应模型相图模型平面相图虫口模型程序取为,间的随机数固定定值将赋给迭代变量为循液压系统中,液压缸在短时间内快速运动,由蓄能器来补充供油,则计算公式为式中各液压缸有效作用面积各液压缸的行程油液损失系数,般取各液压泵流量之和动作时间,设定代入数据,由以上公式得考虑安全系数和其他方面取,查机械设计手册得蓄能器非橡胶管道的选择本系统管路很复杂,取其中主要的几条来计算,按照公式液体流量流速,对于吸油管,般取以下,对于压油管,对于回油管。
通过以下公式算出管道内径式中液体流量流速其设定值与计算数值如表所示表计算数值管路名称通过流量允许流速管道内径实际取值大泵吸油管小泵吸油胳大泵排油管小泵排油管查机械设计手册得胶管的选择根据工作压力和按公式得管子的内径选择胶管的尺寸规格。
高压胶管的工作压力对不正常使用的情况下可提高对于使用频繁,经常扭变的要降低。
胶管在使用及设计中应主要下列事项胶管的弯曲半径不宜过小,般不应小于,胶管与管接头联接处应留有段直的部分,此段长不应小于管外径的两倍。
胶管的长度应考虑到胶管在通入压力油后,长度方向将发生收缩变形,般收缩是取,胶管安装时避免处于拉紧状态。
胶管安装是应保证不发生扭转变形,为便于安装,可沿管长涂以色纹,以便检查。
胶管的接头轴线,应尽量放置在运动的平面内,避免两端互相运动时胶管受力。
胶管应避免与机械上的尖角部分想接触和摩擦,以免管子损坏。
油箱容量的确定初步确定油箱的有效容积,跟据经验公式来确定油箱的容量,式中液压泵每分钟排出的压力油的容积经验系数已知所选泵的总流量为,这样,液压泵每分钟排出的压力油体积为,查表表油箱经验系数表系统类型行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金系统得故液压系统性能验算液压系统压力损失本系统较为复杂,有多个液压缸执行元件动作回路,其中环节较多,管路损失较大的要算快速运动回路,故主要验算由泵到液压缸这段管路的损失。
沿程压力损失沿程压力损失,主要是液压缸快速运动时进油管路的损失。
设定此管路长为,管内径,当液压缸快速运动时通过的流量为,正常运转后的粘度为,油的密度为油在管路的实际流速油在管路中呈紊流流动状态,其沿程阻力系数为根据公式求得沿程压力损失为局部压力损失局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失,以及通过控制阀的局部压力损失。
其中管路局部压力损失相对来说小得多,故主要考虑通过控制阀的局部压力损失。
从系统图中可以看出,从大泵的出口到油缸的进油口,要经过单向阀电磁换向阀单向调速阀溢流阀。
单向阀的额定流量为,额定压力转速液压阀的选择选择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量。
液压阀的作用是控制液压系统的油流方向压力和流量,从而控制整个液压系统。
在液压系统中,液压阀的选择是非常重要的。
可以使系统的设计合理,性能优良,安装简便,维修容易,并保证系正常工作的重要条件。
不但要按系统功需要选择各种类型的液压控制阀,还需要考虑额定压力,通过流量,安装形式,动作方式,性能特点因素。
根据液压阀额定压力来以入倍周期分岔区,由处发生第次倍周期分岔,由周期变为周期周期轨道满足,,由,两式可得,解此元四次方程可得个根,即有个不动点显然和是两个平凡解,应予以排除式消除以上两个平凡解以后得,解式得,,将此两解带入周期轨道的稳定性条件,可知在稳定区间两端取值和,其中后者对应由周期到周期分岔的临界点类似地分析下去,发现大于时,系统开始倍周期分岔,其周期为,直至个值,系统开始表现随机行为,即进入了混沌状态虫口模型混沌现象的计算机模拟这里,我采用对这个模型进行简单的数值模拟程序流程图如图所示图程序流程图程序运行结果以及分析由程序的运行结果可以看到虫口模型在由倍周期分岔进入混沌运动的过程如果取,,迭代的轨道如图所示开始模型对初始值敏感性模拟同初值对应不同参数同参数对应不同初值任意参数和数值输入参数和确认开始迭代绘图输出结束图周期轨道对应于周期轨道,此时,即种群趋于消灭如果取,,迭代后的轨道如图所示图虫口数趋于个稳定值此时趋于个稳定的值,即虫口数最终会稳定在个确定的数量如果取三个不同的初始值,,对应于同个参数其结果也趋于同个稳定的值如图所示,即虫口数最终趋于同个状态图虫口数趋于同个稳定值随着参数的继续增大,例如时系统状态就会进入周期轨道,系统出现两个值和的交替状态,如图所示,即虫口数在两种状态之间交替变化图周期轨道如果进步继续增加值,当,此时在四个值上依次跳动例如时,依次趋向于进入周期轨道,如图所示,虫口数在上面的四个值间周期变动图周期轨道继续增大参数的值,系统状态倍周期演化最终进入混沌轨道,如图所示图混沌轨道例如取,初值分别为和与只有很小的差别,但我们可以明显的看到,迭代后的两条轨道最终表现出显著的差异,如图所示图两条混沌轨道比较在牛顿力学中,只要初始条件和受力状态确定,以后的运动就确定了,如果初始条件的变化很小,那么随着系统的演化,轨道的改变也不会很大上面图中两条轨道显著的差异在牛顿力学中显得有点不可思议,但这也正是混沌现象的神奇之处造成这种初值敏感性的主要机制在于伸长和折叠伸长的特性就是把相邻点的距离拉开,最终导致相邻点指数分离折叠的特性就是把很远的点凑到起,使得序列最终保持有界,而且还会引起映射的不可逆这种伸长折叠过程不断地进行,从而导致了混沌计算机的发展实现了大量快速的数值计算,为非线性系统的研究提供了有力武器本文通过对虫口模型的计算机模拟,展现了其中的奇异规律,在教学中取得了良好的效果,可以为同行提供有益的参考和教学补充也会引起更多人的兴趣和研究,促进非线性科学的发展第五章总结本文主要要介绍了混沌理论的基本概念,并且通过计算机软件模拟了混沌理论中的洛伦兹模型和虫口模型混沌现象只能出