第2章 高维系统的多脉冲全局分叉理论
及其在悬臂梁中的应用
张伟姚明辉
2.1 引言
目前研究高维非线性系统的全局分叉和混沌动力学的理论方法还不是很多,国际上处于发展阶段,国内尚处于起步阶段.对于高维非线性动力系统来说,其研究难度比低维非线性动力系统要大得多,不仅在理论方法上有困难,在几何描述和数值计算上也都有困难.高维非线性系统和无限维非线性系统,从理论上讲都可用中心流形理论和惯性流形理论对其进行降维处理,使系统的维数降低.但是降维后系统的维数仍然很高,并且高维非线性系统中的稳定流形和不稳定流形的几何结构难以直观地构造和描述,其后续研究仍然非常困难.因此,发展处理高维非线性动力学系统的理论研究方法是非常重要和迫切的.
在实际工程问题中,有许多问题的数学模型和动力学方程都可用高维扰动非线性Hamilton系统来描述.因此,研究高维非线性系统的全局分叉和混沌动力学是科学和工程应用中重要的理论课题,因为它们能够揭示高维非线性系统的运动不稳定性和复杂的动力学行为.在研究高维非线性系统的全局分叉和混沌动力学时,有一种新现象,即多脉冲shilnikov轨道.但是,由于缺乏理论研究工具和方法,如何发展高维非线性系统的全局分叉和混沌动力学的理论,以及把这种理论系统地应用到实际工程中,这些工作都是具有挑战性的艰巨任务.尽管如此,在过去的近二十年里,仍然取得了一些研究成果.
由于高维非线性系统的复杂性和多样性,现代数学理论和方法不能满足实际需要,而且对于工程科学家而言,高维非线性系统的全局分叉和混沌动力学的理论既抽象深奥又难于理解.因此,我们应该发展高维非线性系统的全局分又和混沌动力学的方法,使它们能够更好地应用于实际工程问题。
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