Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Статья имеет ранний доступ!

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
537.86
EDN: 

Реконструкция автоколебательных систем с модуляцией времени запаздывания

Авторы: 
Пономаренко Владимир Иванович, Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)
Прохоров Михаил Дмитриевич, Саратовский филиал Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН (СФ ИРЭ)
Аннотация: 

Цель работы — исследование возможности реконструкции по временным рядам автоколебательных систем с переменным временем запаздывания, демонстрирующих режимы турбулентного и ламинарного хаоса.

Методы. Объектом исследования в работе являются автоколебательные системы, описываемые дифференциальными уравнениями с запаздыванием, в которых время задержки модулируется внешним периодическим сигналом. Рассмотрена возможность оценки параметров систем с модуляцией времени запаздывания по их временным рядам с помощью известного метода реконструкции систем с постоянным временем задержки, который основан на статистическом анализе временных интервалов между всеми возможными парами экстремумов временного ряда. Предложен новый метод оценки параметров систем с переменным временем запаздывания, основанный на статистическом анализе временных интервалов между двумя последовательными экстремумами временного ряда.

Результаты. Показано, что в некоторых случаях известные методы реконструкции систем с постоянным временем запаздывания эффективны и для реконструкции систем с изменяющимся временем задержки. С их помощью можно оценить среднее время запаздывания и восстановить нелинейную функцию системы. Предложенный метод реконструкции, ориентированный на применение к системам с запаздыванием с модуляцией времени задержки, позволяет оценить частоту и амплитуду модуляции времени запаздывания.

Заключение. Полученные результаты представляют интерес для различных научных дисциплин, исследующих системы с переменным временем запаздывания по их временным рядам.
 

Благодарности: 
Работа выполнена в рамках государственного задания Саратовского филиала Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН.
Список источников: 
  1. Erneux T. Applied Delay Differential Equations. New York: Springer-Verlag, 2009. 204 p. DOI: 10.1007/978-0-387-74372-1.
  2. Kuang Y. Delay Differential Equations with Applications in Population Dynamics. Boston: Academic Press. 1993. 398 p.
  3. Farmer J. Chaotic attractors of an infinite-dimensional dynamical system // Physica D: Nonlinear Phenomena. 1982. Vol. 4, iss. 3. P. 366–393. DOI: 10.1016/0167-2789(82)90042-2.
  4. Senthilkumar D. V., Lakshmanan M. Delay time modulation induced oscillating synchronization and intermittent anticipatory/lag and complete synchronizations in time-delay nonlinear dynamical systems // Chaos. 2007. Vol. 17, iss 1. 013112. DOI: 10.1063/1.2437651.
  5. Lazarus L., Davidow M., Rand R. Dynamics of an oscillator with delay parametric excitation // Int. J. Nonlinear Mech. 2016. Vol. 78. P. 66-71. DOI: 10.1016/j.ijnonlinmec.2015.10.005.
  6. Григорьева Е. В., Кащенко С. А. Квазипериодические и хаотические релаксационные колебания в модели лазера с переменным запаздыванием в цепи обратной связи // Доклады Академии Наук. 2017. Т. 474, № 2. С. 159-163. DOI: 10.7868/S0869565217140043.
  7. Muller D., Otto A., Radons G. Laminar chaos // Phys. Rev. Lett. 2018. Vol. 120. 084102. DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.084102.
  8. Кульминский Д. Д., Пономаренко В. И., Прохоров М. Д. Ламинарный хаос в генераторе с запаздывающей обратной связью // Письма в журнал технической физики. 2020. Т. 46, вып. 9. С. 16-19. DOI: 10.21883/PJTF.2020.09.49366.18218.
  9. Muller-Bender D., Otto A., Radons G. Resonant Doppler effect in systems with variable delay // Phil. Trans. R. Soc. A. 2019. Vol. 377, iss. 2153. 20180119. DOI: 10.1098/rsta.2018.0119.
  10. Muller-Bender D., Radons G. Laminar chaos in systems with quasiperiodic delay // Physical Review E. 2023. Vol. 107, iss. 1. 014205. DOI: 10.1103/PhysRevE.107.014205.
  11. Hart J. D., Roy R., Muller-Bender D., Otto A., Radons G. Laminar chaos in experiments: Nonlinear systems with time-varying delays and noise // Physical Review Letters. 2019. Vol. 123, iss. 15. 154101. DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.154101.
  12. Jungling T., Stemler T., Small M. Laminar chaos in nonlinear electronic circuits with delay clock modulation // Phys. Rev. E. 2020. Vol. 101, iss. 1. 012215. DOI: 10.1103/PhysRevE.101.012215.
  13. Кульминский Д. Д., Пономаренко В. И., Прохоров М. Д. Ламинарный хаос в связанных системах с запаздыванием // Письма в ЖТФ. 2022. Т. 48, № 4. С. 11-14. DOI: 10.21883/PJTF.2022.04.52077.19044.
  14. Пономаренко В. И., Лапшева Е. Е., Курбако А. В., Прохоров М. Д. Ламинарный хаос в экспериментальной системe с квазипериодической модуляцией времени запаздывания // Письма в ЖТФ. 2024. Т. 50, вып. 11. С. 34-37.
  15. Bunner M. J., Ciofini M., Giaquinta A., Hegger R., Kantz H., Meucci R., Politi A. Reconstruction of systems with delayed feedback: II. Application // Eur. Phys. J. D. 2000. Vol. 10. P. 177–187. DOI: 10.1007/s100530050539.
  16. Udaltsov V. S., Goedgebuer J.-P., Larger L., Cuenot J.-B., Levy P., Rhodes W. T. Cracking chaosbased encryption systems ruled by nonlinear time delay differential equations // Phys. Lett. A. 2003. Vol. 308, iss. 1. P. 54–60. DOI: 10.1016/S0375-9601(02)01776-0.
  17. Prokhorov M. D., Ponomarenko V. I., Karavaev A. S., Bezruchko B. P. Reconstruction of timedelayed feedback systems from time series // Physica D. 2005. Vol. 203, no. 3–4. P. 209–223. DOI: 10.1016/j.physd.2005.03.013.
  18. Bezruchko B. P., Karavaev A. S., Ponomarenko V. I., Prokhorov M. D. Reconstruction of time-delay systems from chaotic time series // Physical Review E. 2001. Vol. 64, iss. 5. 056216. DOI: 10.1103/PhysRevE.64.056216.
  19. Muller-Bender D., Otto A., Radons G., Hart J. D., Roy R. Laminar chaos in experiments and nonlinear delayed Langevin equations: A time series analysis toolbox for the detection of laminar chaos // Physical Review E. 2020. Vol. 101, iss. 3. 032213. DOI: 10.1103/PhysRevE.101.032213.
Поступила в редакцию: 
07.07.2024
Принята к публикации: 
18.07.2024
Опубликована онлайн: 
22.10.2024