【文章內容簡介】 在滑動面上到達平衡點。(2) 自適應同步方法。在實際系統(tǒng)中,系統(tǒng)參數(shù)總存在一定的攝動,另外,系統(tǒng)不可避免地會受到外界干擾的影響,考慮到混沌系統(tǒng)對參量極端敏感,參量的微小變化就會導致系統(tǒng)動態(tài)行為的巨大變化. 因此如何對存在參量攝動或外界擾動的混沌系統(tǒng)進行有效的同步,對混沌同步走向應用至關重要。近幾年,提出了一些參數(shù)不確定混沌系統(tǒng)的自適應同步控制方法[26,27]。 混沌同步的應用 混沌同步是現(xiàn)在各學科領域中的一個熱門課題，各種混沌同步方法的提出與實現(xiàn)，使混沌同步在物理、保密通信、生物學、信息科學、化學反應等領域有了廣泛的應用情景。其中混沌同步的一個重要用途是保密通訊。利用混沌同步實現(xiàn)秘密通訊成為近年來競爭最激烈的應用研究領域。Carroll和Pecoea所在的研究組正在加緊研究中，已經發(fā)現(xiàn)一種混沌系統(tǒng)就象一個鎖相環(huán)路一樣，能與其它裝置一起改變調頻機，跟蹤發(fā)射信號的變化?；煦缤ㄐ啪哂性S多優(yōu)點: (1) 保密性強。因為具有寬帶特性,特別是可利用時空混沌增強抗破譯、抗干擾(魯棒性) 能力。 (2) 具有高容量的動態(tài)存儲能力。 (3) 具有低功率和低觀察性。 (4) 設備成本低等。因此,混沌通信在21世紀大有發(fā)展前景的高新科技領域?；煦缤綉糜谕ㄐ胖饕獮?大保密技術:混沌遮掩、混沌調制和混沌開關技術。(1) 混沌遮掩。混沌遮掩又稱混沌掩蓋或混沌隱藏?；舅枷胧抢镁哂斜平c高斯白噪聲統(tǒng)計特性的混沌信號作為一種載體來隱藏信號或遮掩所要傳送的信息,在收端則利用同步后的混沌信號進行去掩蓋,從而恢復出有用信息。遮掩方式主要有相乘、相加或加乘結合這幾種方式。以相加為例,設為發(fā)送機的輸出信號(傳輸信號) , 要傳送的信息信號,則混沌掩蓋后, 為新的傳輸號,接收端與同步的輸出為,即可恢復信息信號(去掩蓋) 。最早提出的驅動—響應同步法與變型及隨后的主動 被動法都屬于混沌遮掩方案,其他的有串聯(lián)法混沌掩蓋方案及改進方案和單向耦合法混沌掩蓋方案等。近幾年研究得較多的是基于狀態(tài)觀測器的混沌同步及混沌掩蓋[28]。(2) 混沌調制?；煦缯{制的基本思想是將一個信息信號加密后注入到發(fā)送機,由此改變了原混沌系統(tǒng)的動態(tài)特性,因而信息信號被調制。在接收端用相應的解調和解密方法恢復信息信號。該方法有幾個優(yōu)點:首先它把混沌信號譜的整個范圍都用來隱藏信息。其次,它增加了對參數(shù)變化的敏感性,從而增強了保密性。隨著混沌調制技術研究的進一步深入,學者們把信息信號與混沌信號相乘的直接混沌頻譜擴展技術也作為混沌調制技術,所以,混沌調制又叫寬譜發(fā)射。從理論上講,混沌序列是非周期序列,具有逼近于高斯白噪聲的統(tǒng)計特性,并且混沌序列數(shù)目眾多,更適合于作擴頻通信的擴頻碼。近幾年,人們對混沌調制也作了不少研究,提出了一些新的方法[29]。(3) 混沌開關技術。混沌開關技術又稱混沌鍵控或混沌參數(shù)調制。它是把混沌系統(tǒng)用于密碼發(fā)射的最簡單技術。其基本思想是根據(jù)在不同的系統(tǒng)參數(shù)下具有不同的吸引子來編制二進制信息代碼 ,如用“1”表示參數(shù)下所對應的一個吸引子,用“0”表示下所對應的另一個混沌吸引子 ,混沌系統(tǒng)的行為在與之間轉換,應用歐氏空間距離來檢測重構的混沌吸引子和接收到的混沌吸引子的差別,由參數(shù)變化來調制系統(tǒng)的響應時間?，F(xiàn)已提出的混沌開關數(shù)字通信制式主要包括:CSK(Chaos Shift Keying) ,COOK(Chaotic On Off Keying) ,DCSK(Differential Chaos Shift Keying) 和FM DCSK(Frequency Modulation Differential Chaos Shift Keying) 。各種開關技術的區(qū)別表現(xiàn)在所選擇的混沌系統(tǒng),是同步開關還是非同步開關,是相關檢測還是非相關檢測。這幾年,已提出了一些混沌同步開關方法[30]。 混沌同步與控制[3135]混沌的控制與同步可能在今后高新科技領域中有重要的應用前景，并將在國際上出現(xiàn)競爭的發(fā)展趨勢。例如，利用簡單非線性系統(tǒng)的時間混沌，特別是時空混沌，可以作為大量的信息源，從而可以研制超高容量的動態(tài)信息存儲器，用于信息識別、記憶及處理等目的。據(jù)悉，日本已經利用混沌特性研制了新的功能元件，它可作為大容量動態(tài)信息存儲器及高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。利用混沌編碼及解碼技術，可能大大地擴展通訊量及加強保密性等，因此該技術早就列入美國國防的研究計劃，正在加緊秘密研究之中。從當前發(fā)展的趨勢，我們可以預言，混沌控制與同步人信息科學中的非線性技術在未來信息科技領域將發(fā)揮難以預料的重要作用，從而加速國際上現(xiàn)代社會信息化的進程。(1) 改善和提高激光器的性能應用混沌控制來改善和提高激光器的性能，特別是提高功率等，是當前一個熱點。例如，美國海軍研究實驗室的一個研究小組利用跟蹤控制法，在激光裝置上不僅在很寬的功率范圍維持激光穩(wěn)定運行，而且驚人地把激光輸出功率提高到15倍。這是因為原來不加控制時由于混沌的緣故只能在有限的功率范圍內維持穩(wěn)定，跟蹤控制加上去后，可以自動補償系統(tǒng)時間演化而產生的參數(shù)變化或其它因素所導致的參數(shù)慢變，進而消除了激光混沌，實現(xiàn)了對高周期的穩(wěn)定控制。(2) 在其它高新科技領域中的可能應用混沌的控制與同步可能在今后高新科技領域中有重要的應用前景，并將在國際上出現(xiàn)競爭的發(fā)展趨勢。例如，利用簡單非線性系統(tǒng)的時間混沌，特別是時空混沌，可以作為大量的信息源，從而可以研制超高容量的動態(tài)信息存儲器，用于信息識別、記憶及處理等目的。據(jù)悉，日本已經利用混沌特性研制了新的功能元件，它可作為大容量動態(tài)信息存儲器及高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。利用混沌編碼及解碼技術，可能大大地擴展通訊量及加強保密性等，因此該技術早就列入美國國防的研究計劃，正在加緊秘密研究之中。從當前發(fā)展的趨勢，我們可以預言，混沌控制與同步人信息科學中的非線性技術在未來信息科技領域將發(fā)揮難以預料的重要作用，從而加速國際上現(xiàn)代社會信息化的進程。未來能源的希望所在—受控熱核聚變中的等離子體的混沌、湍流等控制約束間題，是涉及難度最大的現(xiàn)代科技問題，實際上它們的中心問題是如何有效控制等離子體中復雜運動的時間混沌及湍流問題。雖然，目前已發(fā)展的諸多混沌控制方法，對解決這一大難題尚未見端倪。但是，我們認為這是朝著解決問題的一種研究方向，或換句話說，時空混沌的控制與同步的研究應當把這一難題包括在自己的研究目標范疇內。事實上，正因為這個挑戰(zhàn)性課題的極端重要性和深遠意義，國際上有卓識遠見的科學家正朝著這個方向和路線努力，該課題引起了國內外的關注。美國已經把混沌信號控制處理技術應用于反應堆中的熱傳遞系統(tǒng)的時間序列的數(shù)據(jù)分析，以及拓廣于許多領域中的無損探測。有人預計，應用時間混沌為開發(fā)混沌計算機提供了一種可能性，很可能是繼研究模糊計算機之后，為開創(chuàng)新型計算機提供一種發(fā)展途徑。混沌控制與同步領域與生命科學的研究諸如神經網絡、腦科學、心臟等領域的研究密切相關[36]。首例應用可以追溯到第一屆國際實驗混沌會議，在那里導致了在生物系統(tǒng)中實現(xiàn)混沌控制的首項技術的誕生。洛杉磯加州大學醫(yī)學院的一個研究小組研究了一只兔子的心臟上的一個隔離區(qū)，通過向冠狀動脈注射一種稱為鳥本昔的藥物能在心臟上引起不規(guī)則的快速收縮。一旦這種心律不齊的癥狀開始出現(xiàn)，他們就用一種電信號去刺激心臟。這種信號就是按照前述的OGY控制方法設計的一種方案來產生的。實驗結果顯示:這些看上去隨機的信號足以使心臟進行有規(guī)則的跳動，有時還能把心跳降低到正常水平。另一方面，隨機信號或周期信號并不能中止心律不齊，而且常常惡化，他們已經開始測試用不同形式的OGY混沌控制方案能否達到控制人類心律不齊問題，預計這種混沌控制技術有可能用于治療心室纖維顫動?，F(xiàn)在利用混沌控制技術正在加緊研究一種心臟整律器及去纖維堆顫動器。 隨機因素對混沌同步的影響 在現(xiàn)實世界中，不確定性因素是普遍存在的，這些不確定的、隨機的因素往往對系統(tǒng)產生一些不利的干擾。這些隨機因素有布朗運動的特征。事實上,信號傳輸?shù)倪^程中，噪聲的影響會影響信號的質量，進而影響主從系統(tǒng)的同步。這樣，隱含在混沌系統(tǒng)里面的信息信號就不能還原出來，也就不能達到保密通信的目的。所以，在本文中，我們還考慮了噪聲對混沌同步的影響，這樣就更符合實際應用。 魯棒性介紹 魯棒性[6]就是系統(tǒng)的健壯性。它是在異常和危險情況下系統(tǒng)生存的關鍵。比如說，計算機軟件在輸入錯誤、磁盤故障、網絡過載或有意攻擊情況下，能否不死機、不崩潰，就是該軟件的魯棒性。所謂“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定（結構，大小）的參數(shù)攝動下，維持某些性能的特性。根據(jù)對性能的不同定義，可分為穩(wěn)定魯棒性和性能魯棒性。以閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性作為目標設計得到的固定控制器稱為魯棒控制器。魯棒性原是統(tǒng)計學中的一個專門術語，20世紀70年代初開始在控制理論的研究中流行起來，用以表征控制系統(tǒng)對特性或參數(shù)攝動的不敏感性。在實際問題中，系統(tǒng)特性或參數(shù)的攝動常常是不可避免的。產生攝動的原因主要有兩個方面，一個是由于量測的不精確使特性或參數(shù)的實際值會偏離它的設計值（標稱值），另一個是系統(tǒng)運行過程中受環(huán)境因素的影響而引起特性或參數(shù)的緩慢漂移。因此，魯棒性已成為控制理論中的一個重要的研究課題，也是一切類型的控制系統(tǒng)的設計中所必須考慮的一個基本問題。對魯棒性的研究主要限于線性定?？刂葡到y(tǒng)，所涉及的領域包括穩(wěn)定性、無靜差性、適應控制等。魯棒性問題與控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性（頻率域內表征控制系統(tǒng)穩(wěn)定性裕量的一種性能指標）和不變性原理（自動控制理論中研究扼制和消除擾動對控制系統(tǒng)影響的理論）有著密切的聯(lián)系，內膜原理（把外部作用信號的動力學模型植入控制器來構成高精度反饋控制系統(tǒng)的一種設計原理）的建立則對魯棒性問題的研究起了重要的推動作用。當系統(tǒng)中存在模型攝動或隨機干擾等不確定性因素時能保持其滿意功能品質的控