JPH096406A - Chaos control method and its device - Google Patents

Chaos control method and its device

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JPH096406A
JPH096406A JP15443195A JP15443195A JPH096406A JP H096406 A JPH096406 A JP H096406A JP 15443195 A JP15443195 A JP 15443195A JP 15443195 A JP15443195 A JP 15443195A JP H096406 A JPH096406 A JP H096406A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
feedback
circuit
chaotic
point
jacobian
Prior art date
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Pending
Application number
JP15443195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shin Mizutani
伸 水谷
Takuya Sano
▲琢▼哉 佐野
Tadashi Uchiyama
匡 内山
Noboru Sonehara
曽根原  登
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a chaos control method and its device in which an unstable point of a chaos dynamic system generating a chaos is made stable. CONSTITUTION: An unstable point of a chaos dynamic system is obtained (S1), a Jacobian with respect to a system provided with a feedback for control is obtained (S2), the range of parameters of the feedback is obtained so that all absolute values of specific values are smaller than the unity (S3), and the unstable point is made stable by applying feedback to the chaos dynamic system by using the feedback parameter and the unstable point.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カオス力学系において
不安定点を安定化させるカオス制御方法及び装置に関す
るものであり、制御などの産業分野に利用できるもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chaos control method and apparatus for stabilizing an unstable point in a chaotic dynamic system, and can be used in the industrial field of control and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のカオス力学系(回路や現象の非線
形方程式、またはモデル等)において不安定点を安定化
させるカオス制御方法は、フィードバック項をどのよう
に付け加えるかにより、加法的に加える場合と、パラメ
ータに乗法的に掛ける場合との二つの場合が存在する
が、両者ともフィードバック量により、系が発散する恐
れがあった。従来のカオス制御方法を図3に示す。 図
3は従来のカオス制御方法を説明するためのフローチャ
ートで、(S11)〜(S14)は各ステップを示す。
2. Description of the Related Art A conventional chaotic control method for stabilizing an unstable point in a chaotic dynamical system (a non-linear equation of a circuit or a phenomenon, a model, etc.) is different from the case of adding a feedback term depending on how it is added. , There are two cases of multiplicative multiplication of the parameters, but in both cases, the system may diverge due to the feedback amount. A conventional chaos control method is shown in FIG. FIG. 3 is a flowchart for explaining a conventional chaos control method, and (S11) to (S14) show respective steps.

【0003】まず、制御対象であるカオス力学系に対し
て、その不安定点を求める(S11)。次いで、制御の
ためのフィードバックを入れた系に対してのヤコビアン
を求める(S12)。その後、ヤコビアンの固有値の絶
対値が全て1より小さくなるようにフィードバックパラ
メータの範囲を求める(S13)。次いで、ステップ
(S11)で求めた不安定とステップ(S13)で求め
たフィードバックパラメータを用い、対象となるカオス
力学系に対してフィードバックすることにより、不安定
点を安定化させる(S14)。
First, the unstable point of the chaotic dynamical system to be controlled is obtained (S11). Next, the Jacobian for the system including the feedback for control is calculated (S12). Then, the range of the feedback parameter is calculated so that the absolute values of the Jacobian eigenvalues are all smaller than 1 (S13). Then, the instability obtained in step (S11) and the feedback parameter obtained in step (S13) are used to feed back to the target chaotic dynamical system to stabilize the unstable point (S14).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のカオス制御
方法では、上述したとおり単に不安定点とフィードバッ
クパラメータを用いてフィードバックするだけなので、
系が発散するという問題点があった。
In the above-described conventional chaos control method, since feedback is simply performed using the unstable point and the feedback parameter as described above,
There was a problem that the system diverged.

【0005】本発明は、上記従来の技術に述べた問題点
を解決するためになされたもので、その目的は、対象と
なるカオス力学系に対して系が発散しないようなフィー
ドバックをすることにより、不安定点を安定化させ、カ
オスになっている状態をその安定点へ制御することがで
きるカオス制御方法及び装置を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to provide feedback such that the system does not diverge with respect to a target chaotic dynamical system. The object of the present invention is to provide a chaos control method and apparatus capable of stabilizing an unstable point and controlling a chaotic state to the stable point.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるカオス制
御方法は、対象となる前記カオス力学系の不安定点を求
め、制御のためのフィードバックを入れた系に対しての
ヤコビアンを求め、その固有値の絶対値が全て1より小
さくなるようにフィードバックのパラメータの範囲を求
め、この求められたフィードバックパラメータと不安定
点を用い、対象となる前記カオス力学系に対して系が発
散しないようなフィードバックをすることにより、前記
不安定点を安定化させるようにしたものである。
A chaos control method according to the present invention obtains an instability point of the target chaotic dynamical system, obtains a Jacobian for a system including feedback for control, and obtains an eigenvalue thereof. The range of the feedback parameters is calculated so that all the absolute values of are smaller than 1, and the feedback parameters and the instability points thus obtained are used to perform feedback so that the system does not diverge to the target chaotic dynamical system. As a result, the unstable point is stabilized.

【0007】また、本発明かかるカオス制御装置は、制
御対象であるカオス力学系回路(カオス力学系になるよ
うな回路、たとえば電気回路,光学回路など)の不安定
点を求める不安定点計算回路と、フィードバック回路を
含めた前記カオス力学系回路のヤコビアンを求めるヤコ
ビアン計算回路と、ヤコビアンの固有値の絶対値が全て
1より小さくなるようにフィードバックのパラメータの
範囲を求めるフィードバックパラメータ計算回路と、前
記カオス力学系に対して系が発散しないような不安定点
を安定化させるためのフィードバックを与え、前記カオ
ス力学系の不安定点を安定化させるフィードバック回路
を備えたものである。
Further, the chaos control device according to the present invention includes an unstable point calculation circuit for obtaining an unstable point of a chaotic dynamical system circuit (a circuit which becomes a chaotic dynamical system, such as an electric circuit or an optical circuit) to be controlled, A Jacobian calculation circuit for obtaining a Jacobian of the chaotic dynamical system circuit including a feedback circuit, a feedback parameter calculation circuit for obtaining a range of feedback parameters so that the absolute values of the Jacobian eigenvalues are all smaller than 1, and the chaotic dynamical system A feedback circuit for stabilizing the unstable point of the chaotic dynamical system by giving a feedback for stabilizing the unstable point such that the system does not diverge.

【0008】[0008]

【作用】本発明のカオス制御方法及び装置では、制御対
象であるカオス力学系に対して、フィードバックパラメ
ータと不安定点を用い、対象となるカオス力学系に対し
て系が発散しないようなフィードバックをすることによ
り、不安定点を安定化させ、カオスになっている状態を
その安定点へ制御する。
In the chaos control method and apparatus of the present invention, feedback parameters and instability points are used for the chaotic dynamical system to be controlled, and feedback is performed so that the system does not diverge to the target chaotic dynamical system. As a result, the unstable point is stabilized and the chaotic state is controlled to the stable point.

【0009】[0009]

【実施例】本実施例の一実施例を以下に述べる。EXAMPLE An example of this example will be described below.

【0010】図1に本発明のカオス制御方法の一実施例
のフローチャート図を示す。また(S1)〜(S4)は
各ステップを示す。
FIG. 1 shows a flow chart of an embodiment of the chaos control method of the present invention. Further, (S1) to (S4) show each step.

【0011】フィードバック項をどのように付け加える
かにより、例として、加法的に加える場合、パラメータ
に乗法的に掛ける場合の二つの場合を考える。
Two cases will be considered, depending on how the feedback term is added, by way of example: additive addition and multiplicative multiplication of parameters.

【0012】まず、加法的に加える場合を考える。カオ
ス力学系を離散力学系x(t+1)=f(x(t))とおく。連続力学
系でも手続きはほぼ同じである。制御するためのフィー
ドバック項を以下のような飽和特性を持った関数F(t)
として、系の発散を防止する。
First, consider the case of additive addition. Let the chaotic dynamical system be a discrete dynamical system x (t + 1) = f (x (t)). The procedure is almost the same for continuous dynamical systems. The feedback term for controlling the function F (t) with the following saturation characteristics
As to prevent the divergence of the system.

【0013】[0013]

【数1】 但し、pはフィードバックパラメータ、xd(t)は安定化
させたい不安定軌道である。例えば、周期1の場合の不
安定軌道xd は以下の式により求められる(S1)。
[Equation 1] However, p is a feedback parameter and x d (t) is an unstable orbit to be stabilized. For example, the unstable trajectory x d in the case of cycle 1 is obtained by the following formula (S1).

【0014】[0014]

【数2】 次に、制御のためのフィードバックを入れた系に対して
のヤコビアンを求め(S2)、その固有値の絶対値が全
て1より小さくなるようにフィードバックのパラメータ
の範囲を求める。ヤコビアンJcontrol は次式で与えら
れる。
[Equation 2] Next, the Jacobian for the system including the feedback for control is calculated (S2), and the range of the feedback parameter is calculated so that the absolute values of the eigenvalues are all smaller than 1. The Jacobian J control is given by the following equation.

【0015】[0015]

【数3】 このヤコビアンの固有値は数値計算で求め、その固有値
の絶対値が全て1より小さくなるようにフィードバック
パラメータpを決定する(S3)。
(Equation 3) The eigenvalue of this Jacobian is obtained by numerical calculation, and the feedback parameter p is determined so that the absolute values of the eigenvalue are all smaller than 1 (S3).

【0016】これらの不安定軌道xd ,フィードバック
パラメータpにより、不安定点を安定化させ、カオスに
なっている状態をその安定点へ制御することができる
(S4)。
The unstable point can be stabilized by the unstable trajectory x d and the feedback parameter p, and the chaotic state can be controlled to the stable point (S4).

【0017】また、多周期点に関しては、同様に計算
し、各々の多周期点でのフィードバックパラメータpを
決定すればよい。
Further, with respect to the multi-period point, the same calculation is performed, and the feedback parameter p at each multi-period point may be determined.

【0018】次の例として、パラメータを乗法的に掛け
る場合を考える。カオス力学系を離散力学系x(t+1)=f(x
(t);μ) とおく。μは力学系のパラメータである。連続
力学系でも手続きはほぼ同じである。制御するためのフ
ィードバック項を以下のような飽和特性を持った関数F
(t) とする。
As a next example, consider the case where the parameters are multiplied in a multiplicative manner. A chaotic dynamical system is a discrete dynamical system x (t + 1) = f (x
(t); μ). μ is a parameter of the dynamic system. The procedure is almost the same for continuous dynamical systems. The feedback term for controlling the function F with the following saturation characteristics
(t).

【0019】[0019]

【数4】 但し、pはフィードバックパラメータ、xd(t)は安定化
させたい不安定軌道である(S1)。同様に、周期1の
場合の不安定軌道xd は以下の式により求められる。
(Equation 4) However, p is a feedback parameter and x d (t) is an unstable orbit to be stabilized (S1). Similarly, the unstable trajectory x d in the case of the period 1 is obtained by the following formula.

【0020】[0020]

【数5】 次に、制御のためのフィードバックを入れた系に対して
のヤコビアンJcontrol を求め(S2)、その固有値の
絶対値が全て1より小さくなるようにフィードバックパ
ラメータpの範囲を求め、pの値を決定する(S3)。
同様に、これらの不安定軌道xd ,フィードバックパラ
メータpにより、不安定点を安定化させ、カオスになっ
ている状態をその安定点へ制御することはができる(S
4)。
(Equation 5) Next, the Jacobian J control for the system including the feedback for control is calculated (S2), the range of the feedback parameter p is calculated so that the absolute values of its eigenvalues are all smaller than 1, and the value of p is calculated. Determine (S3).
Similarly, the unstable point can be stabilized by the unstable orbit x d and the feedback parameter p, and the chaotic state can be controlled to the stable point (S
4).

【0021】また、多周期点に関しては、同様に計算
し、各々の多周期点でのフィードバックパラメータpを
決定すればよい。
Further, regarding the multi-period point, the same calculation is performed, and the feedback parameter p at each multi-period point may be determined.

【0022】図2は、本発明のカオス制御装置の一実施
例の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the chaos control device of the present invention.

【0023】図2において、1は制御対象であるカオス
力学系回路で、カオスが生成できる非線形力学形の回路
である。2は不安定点計算回路で、カオス力学系回路1
の不安定点を計算する回路である。3はヤコビアン計算
回路で、フィードバック回路を含めたカオス力学系回路
1の系のヤコビアンを求める回路である。4はフィード
バックパラメータ計算回路で、ヤコビアンの固有値の絶
対値が全て1より小さくなるようにフィードバックのパ
ラメータの範囲を求める回路である。5はフィードバッ
ク回路で、カオス力学系回路1に対して系が発散しない
ように不安定点を安定化させるためのフィードバックを
与える回路である。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a chaotic dynamic system circuit to be controlled, which is a non-linear dynamic type circuit capable of generating chaos. 2 is an unstable point calculation circuit, which is a chaotic dynamics system circuit 1
This is a circuit for calculating the unstable point of. Reference numeral 3 denotes a Jacobian calculation circuit, which is a circuit for obtaining the Jacobian of the system of the chaotic dynamical system circuit 1 including the feedback circuit. Reference numeral 4 is a feedback parameter calculation circuit, which is a circuit for obtaining the range of feedback parameters so that all the absolute values of the Jacobian eigenvalues are smaller than 1. Reference numeral 5 denotes a feedback circuit, which is a circuit for giving feedback to the chaotic dynamics system circuit 1 for stabilizing the unstable point so that the system does not diverge.

【0024】その動作は図1のフローチャートで説明し
たのと同じであるので、その詳細は省略する。
Since its operation is the same as that described with reference to the flow chart of FIG. 1, its details are omitted.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上、本発明のカオス制御方法及び装置
は、カオス力学系に対して、不安定点とヤコビアンから
計算したフィードバックパラメータを用い、対象となる
カオス力学系に対して系が発散しないようなフィードバ
ックをすることにより、不安定点を安定化させ、カオス
になっている状態をその安定点へ制御することできる。
したがって、電気回路,光学回路などで電流変化がカオ
ス的であるとか、レーザ発信の系である周波数成分だけ
がカオス的にゆらいでいるとき、これを安定な出力とし
て得たい場合に、本発明を適用すれば安定制御すること
ができる。
As described above, the chaos control method and apparatus of the present invention uses the feedback parameter calculated from the unstable point and the Jacobian for the chaotic dynamic system so that the system does not diverge to the target chaotic dynamic system. It is possible to stabilize the unstable point and control the chaotic state to the stable point by performing such feedback.
Therefore, when the current change is chaotic in an electric circuit, an optical circuit, or when only the frequency component of the laser oscillation system is chaotically fluctuating, the present invention can be applied to obtain a stable output. If applied, stable control can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のカオス制御方法の一実施例のフローチ
ャート図である。
FIG. 1 is a flowchart of an embodiment of a chaos control method of the present invention.

【図2】本発明のカオス制御装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the chaos control device of the present invention.

【図3】従来のカオス制御方法を説明するためのフロー
チャート図である。
FIG. 3 is a flow chart diagram for explaining a conventional chaos control method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カオス力学系回路 2 不安定点計算回路 3 ヤコビアン計算回路 4 フィードバックパラメータ計算回路 5 フィードバック回路 1 Chaotic dynamics circuit 2 Instability calculation circuit 3 Jacobian calculation circuit 4 Feedback parameter calculation circuit 5 Feedback circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽根原 登 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Noboru Sonehara 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カオス力学系の不安定点を安定化させる
カオス制御方法であって、対象となる前記カオス力学系
の不安定点を求め、制御のためのフィードバックを入れ
た系に対してのヤコビアンを求め、その固有値の絶対値
が全て1より小さくなるようにフィードバックのパラメ
ータの範囲を求め、この求められたフィードバックパラ
メータと不安定点を用い、対象となる前記カオス力学系
に対して系が発散しないようなフィードバックをするこ
とにより、前記不安定点を安定化させることを特徴とす
るカオス制御方法。
1. A chaotic control method for stabilizing an instability point of a chaotic dynamical system, wherein an instability point of the chaotic dynamical system of interest is obtained, and a Jacobian for a system including feedback for control is calculated. Then, the range of the feedback parameter is calculated so that the absolute values of the eigenvalues are all smaller than 1, and the calculated feedback parameter and the unstable point are used so that the system does not diverge to the target chaotic dynamical system. A chaos control method characterized in that the unstable point is stabilized by performing various kinds of feedback.
【請求項2】 制御対象であるカオス力学系回路の不安
定点を求める不安定点計算回路と、 フィードバック回路を含めた前記カオス力学系回路のヤ
コビアンを求めるヤコビアン計算回路と、 ヤコビアンの固有値の絶対値が全て1より小さくなるよ
うにフィードバックのパラメータの範囲を求めるフィー
ドバックパラメータ計算回路と、 前記カオス力学系に対して系が発散しないような不安定
点を安定化させるためのフィードバックを与え、前記カ
オス力学系回路の不安定点を安定化させるフィードバッ
ク回とを備えたことを特徴とするカオス制御装置。
2. An unstable point calculating circuit for obtaining an unstable point of a chaotic dynamical system circuit to be controlled, a Jacobian calculating circuit for obtaining a Jacobian of the chaotic dynamical system circuit including a feedback circuit, and an absolute value of an eigenvalue of the Jacobian. A feedback parameter calculation circuit for obtaining a range of feedback parameters so that all are smaller than 1, and a feedback for stabilizing an unstable point such that the system does not diverge to the chaotic dynamical system, And a feedback circuit for stabilizing the unstable point of the chaos control device.
JP15443195A 1995-06-21 1995-06-21 Chaos control method and its device Pending JPH096406A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100745378B1 (en) * 2004-06-30 2007-08-02 배재대학교 산학협력단 Chaos controlling apparatus using oscillation quenching

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