一类具时滞耦合Stuart-Landau振子系统的分支和同步问题

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ah20090907
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研究大量耦合周期振子系统是非线性科学中的热点问题,这个领域的研究涉及了自然科学、社会学以及工程学中的诸多领域。学者们通过研究发现了时滞和剪切强度都能对振子系统的动力学行为产生一定的影响。通过综合考虑这两者对系统的稳定性和Hopf分支分析的影响对振子系统出现的一些同步转化的现象给出理论的解释是十分有意义的。  本文研究了一类具有时滞和剪切项的Stuart-Landau振子系统的动力学性质。在方程中引入时滞,用于描述相互作用的传递所需要的时间。经研究发现此系统可近似地由Kuramoto模型所描述。首先运用Ott-Antonsen方法约化Kuramoto系统,得到相应的泛函微分方程,进而得到其等价系统的特征方程,把对原有振子系统的同步态的分析转化为对其特征方程的稳定性的分析;然后先以时滞τ为参数,运用指数多项式函数零点分布定理得到了平衡点的稳定性和Hopf分支存在性的充分条件,并发现了系统有稳定性开关存在。再以剪切强度的均值q0和标准差γ为参数,用同样的方法可以讨论系统的稳定性及Hopf分支存在性。然后,利用中心流形定理和规范形理论,得到可以用于直接计算Hopf分支临界方向与在平衡点处所产生的周期解性质的参数表达式。通过这些理论分析,得到了系统进行同步转化的参数条件。最后,选取一定的参数值,使用Matlab软件进行数值模拟,发现当参数满足之前定理所给的条件时系统的确出现了稳定性开关的现象,并运用DDE-BIFTOOL工具观察分支方向和分支周期解的稳定性,最终结合原耦合系统给出仿真结果以支撑理论结果。
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