高压气体破岩振动信号混沌分形特征研究

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作者 付晓强 俞缙 +2 位作者 戴良玉 彭仪欣 邵艺强 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第4期618-628,共11页

为探究高压气体破岩振动信号的非线性混沌分形特征,研发新型破岩气体发生器并选取岩性稳定的石灰岩露天矿场开展气体破岩试验,采用高速摄影呈现破岩过程并监测振动效应,精细化提取破岩振动信号的非线性特征。结果表明:相较于乳化炸药爆... 为探究高压气体破岩振动信号的非线性混沌分形特征,研发新型破岩气体发生器并选取岩性稳定的石灰岩露天矿场开展气体破岩试验,采用高速摄影呈现破岩过程并监测振动效应,精细化提取破岩振动信号的非线性特征。结果表明:相较于乳化炸药爆破,高压气体破岩具有高频低幅特征,其信号分形盒维数值更小且频域分布更为有限,多重分形谱开口宽度更窄且能量分布奇异性更小;随着频率的降低,气体破岩信号中包含的优势模态分量混沌吸引子在二维相平面中的轨迹表现为长轴与短轴比逐渐减小的椭圆轨迹,最终汇聚在椭圆中心稳固点附近,具有典型的混沌动力特征。研究结果为双碳目标下矿岩的安全高效开采和灾害评估提供了探索性思路。 展开更多

关键词 破岩气体发生器 破岩振动 分形特征 混沌吸引子 时频分析

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基于TDEGWO-SVM的滚动轴承故障诊断

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作者 邢鑫 王亮 耿耿 《计算机应用》 北大核心 2025年第S1期349-353,共5页

作为海上油气生产平台动设备的关键零部件,轴承的性能与动设备的工作状态强相关。针对动设备轴承故障诊断中单类型特征表征不全面、模型优化效率低、模型易陷入局部最优值和变转速工况故障诊断应用较少的问题,提出一种基于Tent混沌映射... 作为海上油气生产平台动设备的关键零部件,轴承的性能与动设备的工作状态强相关。针对动设备轴承故障诊断中单类型特征表征不全面、模型优化效率低、模型易陷入局部最优值和变转速工况故障诊断应用较少的问题,提出一种基于Tent混沌映射差分进化灰狼优化和支持向量机(TDEGWO-SVM)的滚动轴承故障诊断模型。首先,从轴承振动信号中提取时域特征、变分模态分解(VMD)能量熵特征和分形维数特征,并在此基础上构建数据集;其次,针对传统灰狼优化(GWO)算法存在的早熟收敛和对复杂问题的收敛精度较低的问题,引入Tent混沌映射和差分进化(DE)思想,构建Tent混沌映射差分进化灰狼优化(TDEGWO)算法实现高斯核支持向量机(SVM)模型参数的自适应寻优;最后,通过凯斯西储大学的轴承振动数据集验证所提模型的性能。实验结果表明,相较于极端梯度提升树(XGBoost)、随机森林和自编码器(AE)网络等对比模型,基于TDEGWO-SVM的故障诊断模型能有效实现滚动轴承的多工况故障诊断。 展开更多

关键词 故障诊断 支持向量机 Tent混沌映射 差分进化 灰狼优化 分形维数

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门源M_(S)6.9地震前前兆吸引子的特征提取

3

作者 张海玲 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2024年第12期1250-1255,共6页

以非线性动力系统为理论依据类比地震孕育过程,以非线性动力系统的吸引子理论类比研究地震前兆吸引子,将高台台钻孔倾斜定点形变观测作为孕震系统的状态变量,借助G-P算法从宏观观测数据入手推演前兆动力学特征。在验证了以钻孔倾斜作为... 以非线性动力系统为理论依据类比地震孕育过程,以非线性动力系统的吸引子理论类比研究地震前兆吸引子,将高台台钻孔倾斜定点形变观测作为孕震系统的状态变量,借助G-P算法从宏观观测数据入手推演前兆动力学特征。在验证了以钻孔倾斜作为状态变量时非线性动力系统前兆吸引子存在的基础上,通过研究以NS、EW分量作为状态变量时吸引子维数的变化特征,归纳总结出门源M_(S)6.9地震前出现异常的NS分量对应的前兆吸引子存在降维特性,即在震前随着时间推移和三维重构相空间数据分布变得集中而有序,相应的地震前兆吸引子的分形维数也更低;而在震前未出现异常的EW分量对应的前兆吸引子的分形维数则保持不变,且其三维重构相空间中点的分布也无明显差异。 展开更多

关键词 非线性动力系统 混沌 前兆吸引子 分形维数 G-P算法

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时间序列分维的改进 GP 算法 被引量：8

4

作者 郑会永 刘华强 戴冠中 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期28-32,共5页

在拓扑等价的意义上，证明了系统单变量时间序列混沌吸引子的分维与度量无关，改进了计算分维的ＧＰ算法（ＮＧＰ），给出了递推ＧＰ算法，并利用此算法计算了Ｈｅｎｏｎ吸引子和Ｌｏｒｅｎｚ吸引子的分维，通过比较发现运算速度显著提... 在拓扑等价的意义上，证明了系统单变量时间序列混沌吸引子的分维与度量无关，改进了计算分维的ＧＰ算法（ＮＧＰ），给出了递推ＧＰ算法，并利用此算法计算了Ｈｅｎｏｎ吸引子和Ｌｏｒｅｎｚ吸引子的分维，通过比较发现运算速度显著提高，增强了算法的实用性。 展开更多

关键词 时序列 混沌吸引子 分维 非线性振动学 GP算法

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刚-柔组合搅拌桨强化流体混沌混合 被引量：22

5

作者 刘作华 孙瑞祥 +2 位作者 王运东 陶长元 刘仁龙 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期3340-3349,共10页

合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚-柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚-柔组合桨对流场结构及流体... 合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚-柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚-柔组合桨对流场结构及流体混沌混合行为的影响。结果表明,与刚性搅拌桨相比,刚-柔组合桨的柔性端强化能量传递,流体流速衰减速率降低25%,有利于搅拌桨输入能量在流场结构内的有效分配。传统刚性六凹叶和六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体形成的流线结构具有明显的周期吸引子,其时均流场的分形维数分别为1.9046和1.9138。刚-柔组合六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线呈明显的准周期性吸引子性质,其流场分形维数为1.9337,而刚-柔组合六凹叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线具有典型的混沌吸引子性质,其流场分形维数为1.9545。刚-柔组合搅拌桨可改变流体流线的吸引子来调控流场的多尺度结构,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。 展开更多

关键词 混合 混沌 搅拌槽 刚一柔组合搅拌桨 分形维数 CFD模拟 吸引子

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含噪声混沌信号的小波去噪方法研究 被引量：30

6

作者 马丽萍 石炎福 余华瑞 《信号处理》 CSCD 2002年第1期83-87,共5页

基于混沌信号具有分形结构的特点，提出了一种分数维与小波变换相结合的带观测噪声混沌信号的噪声去除新方法，利用噪声小波变换特性提取信号的真实分数维，进而根据欲处理混沌时间序列分数维与信号真实分数维之差控制小波包除噪的阈值... 基于混沌信号具有分形结构的特点，提出了一种分数维与小波变换相结合的带观测噪声混沌信号的噪声去除新方法，利用噪声小波变换特性提取信号的真实分数维，进而根据欲处理混沌时间序列分数维与信号真实分数维之差控制小波包除噪的阈值及位置，达到噪声与信号的自适应分离。该方法克服了以往对未知动力系统方程信号除噪的盲目性，仿真结果表明此法有效可行。 展开更多

关键词 分数维 小波变换 混纯信号 噪声 去噪方法 信号处理

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经济时序动力系统最佳嵌入维数的选取及应用研究 被引量：6

7

作者 陈国华 马军海 +1 位作者 陈春旺 盛昭瀚 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期158-162,共5页

给出了一种根据经济时序动力系统实测数据的最佳嵌入维数选出的新方法 ,在此基础上提出连续时序动力系统采样时间间隔τ的最佳选出范围 ,并给出相应的计算程序 ,其对低维时序动力系统和高维时序动力系统同样有效 .

关键词 非线性 统计估计 混沌经济时序 分形τ 经济时序动力系统 最佳嵌入维数 采样时间间隔

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心动周期信号的混沌特征分析及应用 被引量：14

8

作者 徐晓红 谢正祥 +4 位作者 陈良迟 何伟 张能 殷跃辉 李增高 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第1期74-81,88,共9页

目的：研究心动周期信号（ＨＰＳ：Ｈｅａｒｔｐｅｒｉｏｄｓｉｇｎａｌ）的混沌特征和谱特征，及这些特征随年龄的变化。背景：描述心动周期信号的混沌特征的参数有：相对分散度（Ｈｒｄ），李雅普诺夫指数（Ｈｌｅ），分维数（Ｈｆｄ... 目的：研究心动周期信号（ＨＰＳ：Ｈｅａｒｔｐｅｒｉｏｄｓｉｇｎａｌ）的混沌特征和谱特征，及这些特征随年龄的变化。背景：描述心动周期信号的混沌特征的参数有：相对分散度（Ｈｒｄ），李雅普诺夫指数（Ｈｌｅ），分维数（Ｈｆｄ）以及我们提出的混沌度（Ｌｃｃ：ＣｈａｏｓｎｅｓｏｆＨＰＳ）。目前只有分维数与年龄关系的初步工作发表，未见有全面研究ＨＰＳ的混沌特征的工作报道。方法：将２６４例１４～６９岁健康自愿受试者分成６个年龄组（１０～１９，２０～２９，３０～３９，４０～４９，５０～５９，６０～６９），用本室研制的计算机化心动周期信号混沌分析系统进行测试。采用ＣＭ５导联，采样频率３００Ｈｚ，ＡＤ转换精度１２位，提取５１２个心动周期，计算Ｈｒｄ，Ｈｌｅ，Ｈｆｄ，Ｌｃ以及总功率（Ｔｆｐ）及三分段的绝对及相对功率（Ｐｖｖ，Ｐｌｖ，Ｐｈｖ，Ｐｖｒ，Ｐｌｒ，Ｐｈｒ）及平衡参数Ｒｖｈ，Ｒｌｈ（Ｒｖｈ＝Ｐｖｖ／Ｔｆｐ，Ｒｌｈ＝Ｐｌｖ／Ｔｆｐ），给出ＨＰＳ时域图，相平面图（ＰｈａｓｅＰｌａｎｅＰｌｏｔ），延迟映射图（Ｒｅｔｕｒｎｍａｐ）以及功率谱。结果：１四个混沌特征参数及功率谱的绝对及相对功率和总功率都随年龄的增加而降低，降低的重要原? 展开更多

关键词 心动周期信号 混沌特征 分维数 混沌度

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湘西沃溪金锑钨矿床分形成矿动力学 被引量：6

9

作者 谢焱石 谭凯旋 陈广浩 《地学前缘》 EI CAS CSCD 2004年第1期105-112,共8页

随着分形理论的建立与发展 ,应用分形理论研究矿床分布及元素的分布与富集规律已经成为研究成矿作用的一个有力的新工具。文中对湘西沃溪金锑钨矿床金品位空间变化进行了分形与混沌吸引子分析 ,结果表明 ,该矿床金品位分布具有分形结构... 随着分形理论的建立与发展 ,应用分形理论研究矿床分布及元素的分布与富集规律已经成为研究成矿作用的一个有力的新工具。文中对湘西沃溪金锑钨矿床金品位空间变化进行了分形与混沌吸引子分析 ,结果表明 ,该矿床金品位分布具有分形结构特征 ,并都呈双分形关系 ,分叉处的金品位与其平均品位相当 ,分维值可以指示成矿流体的运移方向。其金品位空间变化为混沌序列 ,在相空间维数为 8～ 1 0时 ,出现一个混沌吸引子 ,吸引子的维数变化于 1 .5 3～ 4 .72之间 ;表明其成矿流体的演化及金元素的沉淀富集成矿过程为混沌动力学过程 ,描述或控制本矿区金品位变化的独立变量至少需要 8～ 1 0个。总之 ,成矿物质的沉淀过程是一个复杂的非线性动力学过程 ,矿物在热液体系中通过构造应力、流体流动、流体岩石反应等之间的复杂非线性反馈作用 ,最终在合适部位沉淀下来 。 展开更多

关键词 金品位 分形 分维 混沌吸引子 成矿动力学 湘西沃溪金锑钨矿床

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延迟反馈法控制带有参数的Sprott N混沌系统 被引量：5

10

作者 刘晓君 常迎香 李险峰 《东北师大学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期51-56,共6页

利用非线性动力学理论,讨论了带有参数的Sprott N系统的混沌特性.利用数值方法得到系统在参数取不同值时的混沌吸引子和周期态.在β∈[1.8,2.5]区间,运用全局分岔图、Lyapunov指数谱、分维数谱和庞加莱截面图准确地表征了系统在此区间... 利用非线性动力学理论,讨论了带有参数的Sprott N系统的混沌特性.利用数值方法得到系统在参数取不同值时的混沌吸引子和周期态.在β∈[1.8,2.5]区间,运用全局分岔图、Lyapunov指数谱、分维数谱和庞加莱截面图准确地表征了系统在此区间内丰富的非线性行为.通过局部放大的全局分岔图,发现系统发生了倒倍周期分岔和三周期现象.最后应用延迟反馈法对系统的混沌运动进行了控制,使系统的混沌运动控制到稳定的周期运动状态. 展开更多

关键词 混沌吸引子 分岔 LYAPUNOV指数 分维 混沌控制 延迟反馈

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中低负荷下脉动热管壁温信号的分形特性分析 被引量：5

11

作者 方海洲 杨洪海 +2 位作者 王军 李建华 邹晶 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1251-1257,共7页

运用功率谱、小波分解、相空间重构、关联维数计算等非线性分析方法对脉动热管壁面温度波动信号分析。表明：功率谱呈现连续谱线,时间序列存在自相似性,展现温度波动信号的混沌行为;小波分解表现出温度波动的分形特性;重构吸引子展现出... 运用功率谱、小波分解、相空间重构、关联维数计算等非线性分析方法对脉动热管壁面温度波动信号分析。表明：功率谱呈现连续谱线,时间序列存在自相似性,展现温度波动信号的混沌行为;小波分解表现出温度波动的分形特性;重构吸引子展现出4种不同的空间分形结构,说明温度信号波动属于分形下的混沌行为。计算分形维数与传热性能的关系,发现系统存在3～6个分形维;随嵌入维数的增加,分形速度关系为R134a大于丙酮大于去离子水,基本表现为分形维数越大,传热性能越好。并发现关联维和热阻成负相关关系。 展开更多

关键词 脉动热管 非线性动力学 分形 混沌 吸引子 功率谱 关联维

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深圳成份股指数收益率序列的分形维 被引量：7

12

作者 高红兵 潘瑾 陈宏民 《预测》 CSSCI 2000年第6期50-51,共2页

本文利用 G- P算法计算了深圳成份股指数的分形维为 3.8。而这就是证券市场运行系统的混沌吸引子的维数。因此 ,虽然证券市场的运行是千变万化的 ,决定其变化的因素很多 ,但是本质因素只有 4个。

关键词 深圳成份股指数 收益率序列 关联维数

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单模激光系统中混沌吸引子的分维 被引量：11

13

作者 吕翎 李成仁 《应用光学》 CAS CSCD 2000年第1期11-12,共2页

对单模激光系统动力学行为的Laser-Lorenz方程进行了线性稳定性分析,通过计算Lyapunov指数来确定该系统中混沌吸引子的分维。

关键词 单模激光系统 混沌吸引子 分维

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湘西金矿含矿石英脉厚度变化的分形和混沌分析 被引量：6

14

作者 谢焱石 谭凯旋 赵志忠 《大地构造与成矿学》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期62-68,共7页

本文对湘西金矿主要矿脉的厚度变化进行了分形分析。各矿脉的厚度变化均具有分形结构特征,其中V1脉的分维值最小,V4脉的分维值最大;并且同一条矿脉在不同中段的分维值也有较大变化。通过对矿脉厚度变化的相空间重构,表明各矿脉厚度空间... 本文对湘西金矿主要矿脉的厚度变化进行了分形分析。各矿脉的厚度变化均具有分形结构特征,其中V1脉的分维值最小,V4脉的分维值最大;并且同一条矿脉在不同中段的分维值也有较大变化。通过对矿脉厚度变化的相空间重构,表明各矿脉厚度空间变化序列均为混沌演化序列,在相空间维数达到6～7时出现混沌吸引子,混沌吸引子的分维值为1.2～6.0。矿脉厚度变化的分维值越小,矿脉的平均厚度越大,其构造和流体活动也越强烈。构造变形、流体活动、矿物沉淀与岩石渗透率之间的非线性耦合作用以及矿脉通过连通而生长是导致矿脉厚度分形分布与混沌演化的主要动力学机理。 展开更多

关键词 含矿石英脉 厚度分布 分形结构 混沌吸引子 金矿床 湖南

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基于混沌理论的电力系统短期负荷预测的局域模型 被引量：14

15

作者 何洋 邹波 +2 位作者 李文启 文福拴 刘伟佳 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第4期43-50,共8页

短期负荷预测是电力系统调度的基础,其预测精度直接影响系统运行的安全性和经济性。传统预测方法在对影响负荷的不确定因素的模拟方面主要采用概率方法和模糊集方法,有局限性。为此,仍然有必要探索新的、更合适的方法。在此背景下,考虑... 短期负荷预测是电力系统调度的基础,其预测精度直接影响系统运行的安全性和经济性。传统预测方法在对影响负荷的不确定因素的模拟方面主要采用概率方法和模糊集方法,有局限性。为此,仍然有必要探索新的、更合适的方法。在此背景下,考虑采用混沌时间序列来进行短期负荷预测。首先,利用混沌时间序列理论对负荷时间序列进行相空间重构,同时提取吸引子的分形维数,结果表明负荷时间序列具有混沌特性;并通过分析时间序列连续功率谱和计算最大Lyapunov指数,进一步证实了短期电力负荷时间序列具有混沌特性。之后,通过采用局域线性预测模型和广义自由度方法确定最近邻域点数,来进行短期负荷预测。最后,以某实际电力系统2007年3月1日至5月14日的负荷数据作为历史样本,对次日的负荷进行预测,说明了所提出的方法的基本特征。 展开更多

关键词 短期负荷预测 混沌时间序列 相空间重构 分形维数 功率谱分析 最大LYAPUNOV指数 广义自由 度 局域线性预测

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矿山爆破地震波混沌特征 被引量：3

16

作者 李学龙 李忠辉 +3 位作者 王恩元 景林波 冯俊军 陈亮 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第2期119-123,共5页

为研究矿山爆破地震波传播过程中的混沌特性,运用相空间重构理论对距爆源不同距离处爆破地震波进行相空间重构,计算延迟时间和关联维数.研究结果表明:随着传播距离的增加,爆破地震波时间序列的关联维数呈线性递减并趋于稳定饱和值;关联... 为研究矿山爆破地震波传播过程中的混沌特性,运用相空间重构理论对距爆源不同距离处爆破地震波进行相空间重构,计算延迟时间和关联维数.研究结果表明:随着传播距离的增加,爆破地震波时间序列的关联维数呈线性递减并趋于稳定饱和值;关联维数越大,混沌特征越明显,爆破地震波时间序列的混沌性是其本质特征. 展开更多

关键词 爆破地震波 混沌 相空间重构 非线性 分形维数

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耗散的广义对称正则长波方程周期初值问题的整体吸引子 被引量：13

17

作者 尚亚东 郭柏灵 《数学物理学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2003年第6期745-757,共13页

该文考虑了带有耗散项的广义对称正则长波方程解的长时间性态 .证明了周期初值问题整体吸引子的存在性 ,用关于时间的一致先验估计获得整体吸引子的 H

关键词 对称正则长波方程 周期初值问题 整体吸引子 HAUSDORFF维数 分形维数

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一类保守系统向类耗散系统的过渡 被引量：2

18

作者 丁晓玲 汪颖梅 +1 位作者 陈贺胜 何大韧 《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2001年第4期15-18,共4页

在已经报道的加保护的张弛振荡电路模型中 ,随着保护区从无到有 ,从小到大 ,系统连续地逐渐从一个典型的保守系统转变为一个“类耗散系统”.在选择的一组参数下 ,当保护区大小等于 0时 ,相平面呈现典型的保守系统中的混沌海 .随着保护... 在已经报道的加保护的张弛振荡电路模型中 ,随着保护区从无到有 ,从小到大 ,系统连续地逐渐从一个典型的保守系统转变为一个“类耗散系统”.在选择的一组参数下 ,当保护区大小等于 0时 ,相平面呈现典型的保守系统中的混沌海 .随着保护区逐渐增大 ,系统函数的不连续边界出现 ,而且系统在此边界处的能量跳跃也逐渐增大 .使得系统的“类保守性”逐渐减弱 ,而“类耗散性”逐渐加强 .在此过程中 ,原来的混沌海中的迭代轨道逐渐演变为一个由不连续边界象集的归宿构成的随机网 .最后 ,当类耗散性很强时 ,这个随机网又演变为非常类似于耗散系统中的混沌吸引子 .计算了这时的“混沌类吸引子” 展开更多

关键词 张弛振荡电路 不连续连界相集 随机网 混沌类吸引子 分数维 保守系统 类耗散系统 混沌运动

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天然大地电磁场时间序列的分形特征 被引量：4

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作者 严家斌 刘贵忠 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期66-69,共4页

分形理论是分析和研究自然界中具有“自相似性”、“自仿射性”不规则形体的重要手段。分形维是描述这种分形体的定量参数,反映了系统的复杂性与本质特征。利用相空间重建理论与G-P算法对大地电磁场的时间序列进行相空间重构,表明大地... 分形理论是分析和研究自然界中具有“自相似性”、“自仿射性”不规则形体的重要手段。分形维是描述这种分形体的定量参数,反映了系统的复杂性与本质特征。利用相空间重建理论与G-P算法对大地电磁场的时间序列进行相空间重构,表明大地电磁场时间序列相空间的吸引子是存在的,大地电磁场虽然看似随机的天然信号,事实上它是具有内在确定性的随机信号。实例分析表明,大地电磁场时间序列关联维数与地下介质特征密切相关,能定性地反映介质的电性分布与结构特征。 展开更多

关键词 大地电磁场 分形 吸引子 关联维

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一种变形Liu混沌系统的分析及电路实现 被引量：10

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作者 陆安山 陆益民 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第5期468-471,共4页

构建一种新的变形混沌系统,分析研究其动力学行为.用数值研究系统的相图、时域图、Jacobian矩阵特征值、Lyapunov指数谱及其维数,并利用电路仿真软件设计实现该变形Liu混沌系统吸引子.数值和电路仿真软件实验验证了其正确性.

关键词 变形Liu混沌系统 LYAPUNOV指数 分形维数 电路实现

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