【#第一文档网# 导语】以下是®第一文档网的小编为您整理的《混沌现象论非线性系统的混沌运动与因果性的识别》，欢迎阅读！
论非线性系统的混沌运动与因果性的识别 什么是非线性？非线性系统的混沌运动又是以怎样的方式展现于世人眼中？而我们又如何判定非线性系统的因果性？在生活中我们又如何运用混沌现象的非线性系统于我们日常生活？又或者说，非线性系统可以给我们的生活带来什么？ 首先，什么是非线性？“非线性”是指两个变量之间没有象正比例那样的“直线”关系 ；科学上的“非线性” 相比“线性”应该至少存在这样的两个差别：1） 体系状态不满足均匀性和叠加性；2）对不同的初始状态条件，体系可有完全不同类型的运动或完全不同的运动结局。 那么，什么又是非线性现象呢？当原因与结果间的关系不确定时，便产生非线性现象。比如利率提高1%（原因），市场反应(结果)就是不确定的——其结果取决于人群对该消息的解释。再如美国国家森林公园，每年都由雷电引起数百起火灾（起因相同），仿佛老天爷每年都要向大地投放活性大小相同的成百上千个未熄灭的烟头，于是几百次火灾被引发，蔓延，终止；有时候烧毁数亩，有时候蔓延数百亩。量子世界，人类历史，地震、天体运行莫不如此，远至恐龙时代大小生态系统的灭绝，近至非典，北美大停电、各国债券运行、每年无数个烟头被扔向场内，引发或大或小的震动，蔓延，终止，那，到底哪个烟头才是那颗重要的烟头？ 相同的初始力，令人瞠目的结果，是所有混沌系统的基本特征。不难理解，曾拯救萨达姆性命的藏身之处，却也成了他的送命之处，很多人难以理解同样一个历史定位点，并不代表同样的未来，许多历史学家在逐次的趋势和循环中，搜寻说得过去的理由和解释，显然是用错了工具，这些传统观念产生于均衡物理和天文学中，而适合的工具却在非线性的非均衡物理中。新物理学家们则开始模拟游戏代替方程式，去发现事态运行的规律。 非线性系统的混沌运动又如何展现在世人眼中呢？诸如蝴蝶效应，我国交通基础设施发展与经济增长的关系研究等等，而蝴蝶效应讲的则是一只南美洲亚马孙河边热带雨林中的蝴蝶，偶尔扇几下翅膀，就有可能在两周后引起美国得克萨斯的一场龙卷风。原因在于：蝴蝶翅膀的运动，导致其身边的空气系统发生变化，并引起微弱气流的产生，而微弱气流的产生又会引起它四周空气或其他系统产生相应变化，由此引起连锁反应，最终导致其他系统的极大变化同时亦指事物发展的结果对初始条件具有极为敏感的依赖性。初始条件极小的偏差将会引起结果的巨大差异。我国交通基础设施发展与经济增长的关系研究则是基于非线性Granger因果检验；研究结果表明,我国交通基础设施发展与经济增长的相互作用呈现显著的非线性动态变化趋势;交通基础设施发展与经济增长互为Granger因果,它们之间存在相互影响、相互作用、相辅相成的非线性关系;交通基础设施发展是经济增长的重要因素,而与此同时,经济增长为交通基础设施发展提供了必备的经济基础。 非线性系统的混动已展现在我们眼前，那我们又如何判定其因果特性呢？因果的识别具有其独特的复杂性，操作性因果律有时无法实现，由此仍然不能得出抛弃因果律的强结论，实际也没必要。 即使考虑量子现象，也没有必要抛弃因果律。如H.Bergmann所认为的，因果律是科学的先验前提，是不能由经验证明或推翻的，它的可能性就是一切科学的可能性。Carnap也说：休谟并不打算摒弃因果性概念，只是要纯化它。 我们也不想简单地放弃因果律，而是要明确它的或然性，进而确定因果推断成立的具体条件。 因果性的必然性问题，不是一个纯逻辑学问题，不可能只通过逻辑论证得到彻底解决。的确，是人的活动奠定了因果性的基础。因果律天然具有任意性、模糊性。探寻客观世界普遍存在的因果联系,这是科学研究始终不渝所追求的目标之一。本世纪 20年代以来,因果性问题一度曾经成了逻辑实证主义攻击的焦点,而近30年来,因果性问题 的研究又正在迅速复兴。在这一过程中,因果观念发生了极为深刻的变化,而对这一变革起到 了巨大推动作用。 非线性系统可以给我们的生活带来什么？ 非线性元件的出现，将人们从以往理想的线性世界带到了一个不能用简单得线性推导的非线性世界。但二极管和三极管还算是比较简单的非线性元件，它们尽管不像电阻电容一般不能用简单得线性推导得出，但是还是可以拟定一个函数，和线性计算一一对应。在线性的世界中，很多事情都可以类比处理，我们所学过的叠加定理就是一个例子。不管有多少个电源，只要将他们的效果线性叠加就可以得出最后电路里面我们所要计算的支路的电流电压。这样的例子数不胜数，但是他们都是建立在线性元件，线性电路的前提下。但在事实中，这种情况很少存在，电源之间的相互干扰，电路过流的反馈等等都会造成结果与估计会有偏差，世界原本是非线性的。不仅在元件上有着非线性的情况，在以精确著称的现代控制理论中，非线性的情况也是无处不在的。在现代控制理论中，可控性，可观测性和可镇定性（能稳性）这些基本概念起着非常重要的作用。粗略来讲，控制理论的根本就是对于那些用微分方程来描述其动态的系统，分析其解的动态品质，并且通过施加外部激励或者改变内部结构的办法，使其按照期望的轨迹运动。线性理论对于分析系统的稳定性，可控客观性及优化控制等问题几乎给出了完美的框架。但是，他所描述的微分方程局限在线性且结构及参数非常精确的条件下。于是，非线性理论体系也就应运而生。其实，对于控制领域来说，上世纪最后十年成了“非线性系统”的年代。现代控制理论的局限性主要表现在如下几个方面： 1. 现代控制理论的基础是对被控对象建立精确的模型。然而随着科学技术和生产的迅速发展，各个领域对自动控制的控制精度，响应速度，系统的稳定性与适应能力要求越来越高，所研究的复杂工业过程，其数学模型要么很难建立，要么结构太复杂，难以实现有效的控制。 2. 系统在实际运行中由于各种原因，其参数要发生一些变化，而且生产环境的改变和外来扰动的影响给系统带来了很大的不确定性，这使得理想模型得到的最优控制失去了最优性并且控制品质下降。这些原因阻碍了工业中的有效应用。 3. 为了克服理论与应用之间的不协调，20世纪70年代以来，人们已经加强了对生产过程的建模，系统识别，自适应控制和鲁棒控制等方向的研究，取得了一定得效果，但范围有限，仍没有打破传统控制思想的束缚。 为了解决如上问题，提出了非现在控制的理论体系。后来还出现了模糊控制等控制领域的分支。 非线性的元件和控制理论体系，现在已经被广泛的应用了，少了他们，就不会有现在的各种各样的电子产品和精密仪器。二极管三极管等非线性元件已经被广泛用于集成放大器，稳压管，变压芯片等等，在集成电路中扮演了不可或缺的较色。而非线性控制理论，则被广泛应用于模糊控制，反馈线性化，自适应反馈线性化，输出跟踪，自适应观测器，镇定与指数跟踪，鲁棒调节与自适应跟踪等等观测，反馈设计中。引入了非线性的元件和系统，让我们的系统变得更加的稳 本文来源：https://www.dywdw.cn/f489133fad02de80d5d84036.html
下载此文档
搜索文档
阅读：
文档下载
2023-02-08
