Приближенные методы и алгоритмы численного исследования задачи о бифуркации периодических решений в негладких динамических системах
Диссертация
Доказана теорема об обмене устойчивостью между нулевым стационарным решением и рождающимися периодическими решениями. На основе теоремы разработан новый численный алгоритм исследования устойчивости периодических колебаний при бифуркации Андронова-Хопфа для широкого класса гладких и негладких динамических систем. Алгоритм программно реализован в среде MATLAB. Методом вычислительного эксперимента… Читать ещё >
Список литературы
- Андронов А. А., Витт А. А., Хайкин С. Э. Теория колебаний. — М.: Физматгиз, 1959. — 560 с.
- Андронов А. А., Леонтович Е. А., Гордон И. И., Майер А. Г. Теория бифуркаций динамических систем на плоскости. — М.: Наука, 1967.488 с.
- Андронов А. А., Понтрягин Л. С. Грубые системы. // ДАН СССР.1937. Т.14. — № 5. — С. 72−78.
- Арнольд В. И. Геометрические методы в теории обыкновенных дифференциальных уравнений. — Ижевск: Редакция журнала «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. — 400 с.
- Арнольд В. И., Афраймович В. С., Ильяшенко Ю. С., Шильников Л. П. Теория бифуркаций. Итоги науки и техники. Современные проблемы математики. Фундаментальные направления. Т. 5. Динамические системы V. // М.: ВИНИТИ, 1986. — С. 5−218.
- Басов В. В. Бифуркация положения равновесия в системах с нулевыми корнями характеристического уравнения // Математические заметки. — 2004. — Т.75. № 3. — С. 323−341.
- Вобровски Д. Введение в теорию динамических систем с дискретным временем. — Москва-Ижевск: Редакция журнала 11 Регулярная и хаотическая динамика", Институт компьютерных исследований, 2006.360 с.
- Богданов Р. И. Версальная деформация особой точки векторного поля на плоскости в случае нулевых собственных чисел. // Труды семинаров им. И. Г. Петровского. — 1976. — Вып.2. — С. 37−65.
- Борисович Ю. Г., Гельман Б. Д., Мышкис А. Д., Обуховский В. В. Введение в теорию многозначных отображений и дифференциальных включений. — М.: КомКнига, 2005. — 216 с.
- Боровских А. В., Перов А. И. Лекции по обыкновенным дифференциальным уравнениям. — Москва-Ижевск: Редакция журнала «Регулярная и хаотическая динамика», 2004. — 540 с.
- Брур X. В., Дюмортъе Ф., Стрин С., Такенс Ф. Структуры в динамике. Конечномерные детерминированные системы. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. — 336 с.
- Горбиков С. П., Меньшенина А. В. Бифуркация, приводящая к хаотическим движениям в динамических системах с ударными взаимодействиями. // Дифференциальные уравнения. — 2005. — Т.41. № 8. — С. 1046−1052.
- Гукенхеймер Дою., Холмс Ф. Нелинейные колебания, динамические системы и бифуркации векторных полей. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002. — 560 с.
- Дементьева А. М., Дементьев С. Н. Об устойчивости положения равновесия автономной системы ОДУ. // Вестник Воронежского ГТУ. 2004. — Сер.10. — № 1. С. 30−31.
- Ибрагимова JI. С. Приближенные методы исследования бифуркационных задач с простым вырождением / / Вестник Башгосуниверситета. — 2006. — № 2. — С. 15−20.
- Ибрагимова Л. С. Об итерационных методах исследования бифуркационных задач с простым вырождением / / Известия РАЕН. Математика. Математическое моделирование. Информатика и управление. 2005. — Т.9. — № 3−4. — С. 15−26.
- Йосс Ж., Джозеф Д. Элементарная теория устойчивости и бифуркаций. — М.: Мир, 1983. — 304 с.
- Канторович Л. В., Акилов Г. П. Функциональный анализ. — М.: Наука, 1977. — 742 с.
- Като Т. Теория возмущений линейных операторов. — М.: Мир, 1975.- 740 с.
- Каток А. БХасселблат Б. Введение в теорию динамических систем. М.: МЦНМОб, 2005. — 464 с.
- Козякип В. С., Красносельский М. А. Метод функционализации параметра в задаче о точках бифуркации // Доклады АН СССР. — 1980. Т.254. — № 5. — С. 1061−1064.
- Колмогоров А. Н., Фомин С. В. Элементы теории функций и функционального анализа. — М.: Наука, 1981. — 543 с.
- Красносельский М. А. Оператор сдвига по траекториям дифференциальных уравнений. — М.: Наука, 1966. — 332 с.
- Красносельский М. А., Забрейко П. П. Геометрические методы нелинейного анализа. — М.: Наука, 1975. — 512 с.
- Красносельский М. А., Вайникко Г. М. Забрейко П. П., Рутицкий Я. В., Стеценко В. Я. Приближенное решение операторных уравнений.- М.: Наука, 1969. — 456 с.
- Красносельский А. М., Красносельский М. А. Циклы больших амплитуд в автономных системах с гистерезисом // Доклады АН СССР. 1985. — Т.283. — № 1. — С. 23−26.
- Красносельский А. М., Кузнецов Н. А., Рачинский Д. И. Нелинейная бифуркация Хопфа // Доклады РАН. — 2000. — Т.372 — № 4. — С. 455−458.
- Красносельский М. А., Кузнецов Н. А., Юмагулов М. Г. Функционализация параметра и асимптотика циклов в бифуркации Хопфа // Автоматика и телемеханика. — 1996. — № 11. — С. 22−28.
- Красносельский М.А., Кузнецов Н. А., Юмагулов М. Г. Операторный метод анализа устойчивости циклов при бифуркации Хопфа. // Автоматика и Телемеханика. — 1996. — № 12. — С. 24−30.
- Красносельский М. А., Юмагулов М. Г. Метод функционализации параметра в проблеме собственных значений // ДАН России. — 1999.- Т.365. № 2. — С. 162−164.
- Кузнецов Н. А., Юмагулов М. Г., Матвеенко П. И. Признаки суб- и суперкритичности в задаче о бифуркации Хопфа и задачи односторонней бифуркации. // Автоматика и телемеханика. — 1998.12. С. 51−59.
- Куракин Л. Г., Юдович В. И. О бифуркациях равновесий при разрушении кососимметрии динамической системы // Сибирский математический журнал. — 2004. — Т.45. — № 2. — С. 356−374.
- Ляпунов А. М. Собрание сочинений. — M.-JL: Гостехиздат, 1956. — Т.2. 542 с.
- Магницкий Н. А., Сидоров С. В. Новые методы хаотической динамики. — М.: Едиториал УРСС, 2004. — 336 с.
- Ма, липецкий Г. Г., Потапов А. Б. Современные проблемы нелинейной динамики. — М.: Эдиториал УРСС, 2000. — 336 с.
- Малкин И. Г. Теория устойчивости движения. —М.: Едиториал УРСС, 2004. 432 с.
- Мардсен Дж.} Мак-Кракен М. Бифуркация рождения цикла и ее приложения. — М.: Мир, 1980. — 362 с.
- Нейштадт А.И. О затягивании потери устойчивости при динамических бифуркациях I, И. // Дифференциальные уравнения.- 1987. Т.23. — Вып. 12. — С. 2060−2067- - 1988. — Т.24. — Вып.2.- С. 226−233.
- Нуров И. Д., Ю магу лов М. Г. Приближенное исследование малых периодических колебаний систем автоматического регулирования. // Автоматика и телемеханика. — 1993. — № 3. — С. 101−108.
- Нуров И. Д., Юмагулов М. Г. Импульсно-частотные характеристики в бифуркационных задачах. // Автоматика и телемеханика. — 2002.- № 5. С. 34−40.
- Острейковский В.А. Анализ устойчивости и управляемости динамических систем методами теории катастроф. — М.: Высшая школа, 2005. — 380 с.
- Пуанкаре А. О кривых, определяемых дифференциальными уравнениями. M.-JL: ГИТТЛ, 1947. — 392 с.
- Рачинский Д. И. О бифуркации устойчивых циклов большой амплитуды для уравнений с гистерезисом. / / Автоматика и телемеханика. — 2004. — Ш12. — С. 62−84.
- Розо М. Нелинейные колебания и теория устойчивости. — М.: Наука, 1971. 288 с.
- Симо К., Смейл С., Шенсине А. и др. Современные проблемы хаоса и нелинейности. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002. — 431 с.
- Терехин М. Т. Ненулевые периодические решения нелинейных систем обыкновенных дифференциальных уравнений с особенной матрицей при производных // Дифференциальные уравнения. — 2003. — Т.39. № 12. — С. 1645−1653.
- Томпсон Дж. Неустойчивости и катастрофы в науке и технике. — М.: Мир, 1985. 254 с.
- Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. Пер. с англ. — М.: Мир, 1991. — 504 с.
- Хэссард В., Казаринов Н., Вэн И. Теория и приложения бифуркации рождения цикла. — М.: Мир, 1985. — 280 с.
- Шильников JI. П. и др. Методы качественной теории в нелинейной динамике. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. 416 с.
- Юдович В. И. Об устойчивости вынужденных колебаний жидкости. // ДАН СССР. 1970. — т. — С. 292−295.
- Юдович В. И. Об устойчивости автоколебаний жидкости // ДАН СССР. 1970. — № 3. — С. 314−318.
- Юмагулов М. Г. Метод функционализации параметра в задаче приближенного расчета малых автоколебательных режимов // Автоматика и телемеханика. — 1988. — № 10. — С. 76−84.
- Юмагулов М. Г., Ибрагимова Л. С. Функционализация параметра и ее приложения в задаче о локальных бифуркациях динамических систем. // Автоматика и телемеханика. — 2007. — № 4. — С. 3−12.
- Юмагулов М. Г., Ибрагимова Л. С., Музафаров С. М., Нуров И. Д. Бифуркация Андронова-Хопфа со слабоосциллирующими параметрами. // Автоматика и телемеханика. — 2008. — № 1. — С. 36−41.
- Шарафутдинов И. В. Правильные точки бифуркации периодических решений дифференциальных уравнений. Труды региональной школы конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике. 30−31 октября 2003 г., Уфа, БГУ, с. 50−52.
- Шарафутдинов И. В. Бифуркации периодических решений в конусных окрестностях. // Вестник Башкирского университета. —2005. № 4. — Уфа, БГУ. — С. 11−14.
- Шарафутдинов И. В. Об одном алгоритме исследования циклов при бифуркации Андронова-Хопфа. // Вестник Магнитогорского государственного университета. — 2006. № 4. — Магнитогорск. — С. 141−145.
- Шарафутдииов И. В. Обмен устойчивостью при бифуркации Андронова-Хопфа. Труды международной научной конференции «Дифференциальные уравнения и смежные проблемы», г. Стерлитамак, 24−28 июня 2008 г. Стерлитамак, изд-во СГПА, с. 98−102.
- Кузнецов Н. А., Юмагулов М. Г., Шарафутдинов И. В. Алгоритм исследования устойчивости периодических колебаний в задаче о бифуркации Андронова-Хопфа. // Автоматика и телемеханика. — 2008. — № 12. — С. 47−52.
- Шарафутдинов И. В. Бифуркация Андронова-Хопфа в системах с негладкими нелинейностями. // Вестник Тамбовского университета. 2009. — Том 14, вып. 4. — С. 835−837.
- Alsholm Preben Existence of limit cycles for generalized Lienard equations // J. Math. Anal, and Appl. — 1992. 171, 1 — P. 242−255.
- Bhattacharya Rakhi, Bandyopadhyay Malay, Banerjee Sandip Stability and bifurcation in a difusive prey-predator system. Non-linear bifurcation analysis. // J.Appl. Math. And Comput. — 2002. T.10. № 1−2. — P. 1726.
- Chen Haibo, Liu Yirong, Zeng Xianwu Center conditions and bifurcation of limit cycles at degenerate singular points in a quintic polynomial differential system. // Bull. sci. math. — 2005. — 129. № 2. — P. 127−138.
- Cicogna G. J. Resonant bifurcation // Nonlinear Anal. Theory, Meth. and Appl. 2000. — 241. № 2. — P. 151−180.
- Dancer E. N. Bifurcation theory in Real Banach Space. // Proc. London Math. Soc. 1971. — (3)23. — P. 699−734.
- Diamond P., Rachinskiy D. I., Yumagulov M. G. Stability of large cycles in a nonsmooth problem with Hopf bifurcation at infinity. // Nonlinear Anal. 2000. — 42. № 6. — P. 1017−1031.
- Doedel E., Keller H. and Kernevez J. Numerical analysis and control of bifurcation problems. Bifurcation in finite dimensions, Int. // J. Bifurcation and chaos. 1991. — Vol. 1. — P. 493−520.
- Garcia Isaac A. Transcendental limit cycles via the structure of arbitrary degree invariant algebraic curves of polynomial planar vector fields. // Rocky Mount. J. Math. 2005. — 35. № 2. — P. 501−515. '
- Guckenheimer J. and Worfolk P. Dinamical systems: some computational problems. Bifurcations and Periodic orbits of Vector Fields. // Kluwer Academic Publishers. Dordrecht etc. 1993. — P. 241−278.
- He Xiangian Hopf bifurcation at infinity with discontinuons nonlinearities //J. Austral. Math. Soc. B. — 1991. — 33. № 2. — P. 133−148.
- Hirsch M. W. and Sm, ale S. Differential Equation. Dynamical Systems and Linear Algebra. Academic Press. New York (1974).
- Holden L. J., Erneux T. Slow passage through a Hopf Bifurcation: From oscillatory to steady state solutions. // SIAM J. Appl. Math. — 1993. — V. 53. № 4. P. 1045−1058.
- Izydorek M., Rybicki S. Bifurcations of bounded solutions of 1-parameter ODE’s. // J. Differ.Equat. 1996. — 130. — P. 267−276.
- J и P. Leung A. J. T. The simplest normal form of Hopf bifurcation // Nonlineavity. 2003. — 16. № 1. — P. 277−300.
- Krasnosel’skii A. M., Rachinskii D. I. Small periodic solutions generated by sublinear terms // J. Differ. Equat. — 2002. — 179. — P. 97−132.
- Krasnosel’skii A. M. Asimptotics of nonlinearities and operator equations. // Monography, series «Operator Theory», 76, Basel-Boston, Birkhauser, 1995, 1−278.
- Krasnosel’skii A. M., Rachinskii D. I. Hopf bifurcations from infinity, generated by bounded nonlinear terms. // Functional Differential Equa-tios. 1999. — № 6. — P. 357−374.
- Krasnosel’skii A. M., Rachinskii D. I., Schneider K. Hopf bifurcations in resonans 2:1. // Nonlinear Analysis. Theory, Methods Applications. —2003. 52. № 3. — P. 943−960.
- Krasnosel’skii A. M., Rachinskii D. I. Subharmonic bifurcation at infinity. // Journal of Differential Equations. — 2006. — 226. № 1. — P. 30−53.
- Kuznetsov Yu. A. Elements of Applied Bifurcation Theory. // Applied Mathematical Sciences (V. 112). Springer-Verlag, New-York etc. 1995.
- Liu Yirong, Huang Wentao A cubic system with twelve small amplitude limit cycles. // Bull. sci. math. — 2005. — 129. № 2. — P. 83−98.
- Liu Xingbo, Zhu Deming Bifurcation of resonant invariant torus in singular perturbation system. // Shuxue niankan. A=Chin. Ann. Math. A. —2004. 25. № 5. — P. 637−644.
- Liu Xingguo Limit cycles in a class of 2n + 1 order planar system. // Shuxue lilun yu yingyong=Math. Theor. and Appl. — 2004. — 24. № 3.- P. 94−96.
- Llibre Jaume, Pantazi Chara Counterexample to a conjecture on the algebraic limit cycles of polinomial vector fields. // Geom. dedic. — 2005.110. P. 213−219.
- Morassi P. Bifurcation of harmonic solution for periodically perturbed autonomous differential equations from a manifold of equilibria // Nonlinear Anal. Theory, Meth. and Appl. — 1998. — 32. № 2. — P. 145−161.
- Murray Russel H. Rotational analysis of phase plane curves: complex and pure imaginary eigenvalues. // Math, and Comput. Educ. — 2005. — 39. № 1. P. 63−68.
- Panazzolo D., Roussarie R. Bifurcations of cuspidal loops preserving nilpotent singularities. // Moscow Math. J. — 2005. — 5. № 1. — P. 207−244.
- Rachinskii D., Schneider K. Dynamic Hopf bifurcations generated by nonlinear terms. //J. Different. Equat. — 2005. — V. 210. — P. 65−86.
- Saha Tapan, Bandyopadhyay Malay Dynamical analysis of a plant-herbivore model: Bifurcation and global stability. //J. Appl. Math, and Comput. 2005. — 19. № 1. — P. 327−344.
- Shilnikov L. Bifurcations and strange attractors. // Proceedings of the International Congress of Mathematicans, Beijing, Aug. 20−28. — 2002.- Vol.3, Invited Lectures. Beijing: Higher Educ. Press. — 2002. — P. 349−372.
- Sparrow C. The Lorenz Equations: Bifurcations, Chaos, and Strange Attractors // Applied Mathematical Sciences (V. 41). Springer-Verlag, 1982.
- Suqie Jitsuro The global centre for the Lienard system // Nonlinear Analysis, Theory, Meth. and Appl. — 1991. — 17. № 4. — P. 333−345.
- Wu Cheng-qiang Limit cycles of a kind of predator-prey system with functional response. // Fuzhou daxue xuebao. Ziran kexue ban=J. Fuzhou Univ. Natur. Sci. Ed. 2004. — 32. № 4. — P. 410−412.
- Yumagulov M. G. Operator approach for the studi of periodic solutions to Lienard equation. // Adv. in Math. Sci. Appl., Gakkotosho, Tokyo. — 1997. Vol. 7. № 2. — P. 569−578.
- Yu Shu-Xiang. Bifurcations of bounded solutions of ordinary differential equations depending on a parameter // Rocky Mount. Y. Math. — 2004.- 34. № 3. P. 1191−1196.
- Zang Hong, Chen Wen-cheng, Zhang Tong-hua The Hopf bifurcation for a kind of Hamiltonian system. // Shandong keji daxue xuebao. Ziran kexue ban=J. Shandong Univ. Sci. and Technol. Natur. Sci. — 2003. — 22. № 2.- P. 24−26.
- Zhang Ruihai, Chen Haibo The existence and uniqueness of limit cycles for a class of cubic systems. // Shuxue lilun yu yingyong=Math. Theor. and Appl. 2004. — 24. № 3. — P. 32−35.