• 多卷波混沌吸引子

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    多卷波混沌吸引子

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    動力系統的數學中,雙滾動吸引子(有時稱為 Chua 的吸引子)是從具有單個非線性電阻的物理電子混沌電路(通常為 Chua 的電路)觀察到的奇異吸引子(見 Chua 的二極管)。 雙渦旋系統通常由三個非線性常微分方程和一個三段分段線性方程組成的系統來描述(見 Chua 方程)。 由于 Chua 的電路設計簡單,這使得系統很容易進行數值模擬和物理顯示。

    使用 Chua 電路,可以使用電路的 X、Y 和 Z 輸出信號在示波器上查看此形狀。 這種混沌吸引子因其在三維空間中的形狀類似于兩個土星環,由漩渦狀的線條相連,因此被稱為雙卷軸

    吸引子首先在模擬中被觀察到,然后在 Leon Chua 發明了后來被稱為 Chua 電路的自治混沌電路后在物理上實現了。 通過 3 維狀態空間的特征向量的組合明確導出的吸引子的多個 Poincaré 返回圖,嚴格證明了來自 Chua 電路的雙滾動吸引子是混沌的。

    雙渦旋吸引子的數值分析表明,其幾何結構由無數個類似分形的層組成。 每個橫截面在所有尺度下看起來都是一個分形。 最近,也有報道稱在雙卷軸中發現了隱藏的吸引子。

    1999年陳關榮和上田提出了另一種雙卷軸混沌吸引子,稱為陳系統或陳吸引子。

    陳吸引子

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    Chen系統定義如下

    d x ( t ) d t = a ( y ( t ) ? x ( t ) ) {\displaystyle {\frac {dx(t)}{dt}}=a(y(t)-x(t))}

    d y ( t ) d t = ( c ? a ) x ( t ) ? x ( t ) z ( t ) + c y ( t ) {\displaystyle {\frac {dy(t)}{dt}}=(c-a )x(t)-x(t)z(t)+cy(t)}

    d z ( t ) d t = x ( t ) y ( t ) ? b z ( t ) {\displaystyle {\frac {dz(t)}{dt}}=x(t)y(t)-bz(t )}

    Chen 吸引子的繪圖可以用 Runge-Kutta 方法獲得:

    參數:a = 40,c = 28,b = 3

    初始條件:x(0) = -0.1,y(0) = 0.5,z(0) = -0.6

    其他吸引子

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    多卷波混沌吸引子也稱為n-scroll吸引子,包括Lu Chen吸引子、修正的Chen混沌吸引子、PWL Duffing吸引子、Rabinovich Fabrikant吸引子、修正的Chua混沌吸引子,即單個吸引子中的多個卷軸。

    陳陸吸引子

    Jinhu Lu (呂金虎) 和 Guanrong Chen 提出了具有多卷軸的擴展 Chen 系統

    陸辰系統方程

    d x ( t ) d t = a ( y ( t ) ? x ( t ) ) {\displaystyle {\frac {dx(t)}{dt}}=a(y(t)-x(t))}

    d y ( t ) d t = x ( t ) ? x ( t ) z ( t ) + c y ( t ) + u {\displaystyle {\frac {dy(t)}{dt}}=x(t)- x(t)z(t)+cy(t)+u}

    d z ( t ) d t = x ( t ) y ( t ) ? b z ( t ) {\displaystyle {\frac {dz(t)}{dt}}=x(t)y(t)-bz(t )}

    參數:a = 36, c = 20, b = 3, u = -15.15

    初始條件:x(0) = .1, y(0) = .3, z(0) = -.6

    改進的Lu Chen吸引子

    系統方程:

    d x ( t ) d t = a ( y ( t ) ? x ( t ) ) , {\displaystyle {\frac {dx(t)}{dt}}=a(y(t)-x(t)) ,}

    d y ( t ) d t = ( c ? a ) x ( t ) ? x ( t ) f + c y ( t ) , {\displaystyle {\frac {dy(t)}{dt}}=(c-a)x (t)-x(t)f+cy(t),}

    d z ( t ) d t = x ( t ) y ( t ) ? b z ( t ) {\displaystyle {\frac {dz(t)}{dt}}=x(t)y(t)-bz(t )}

    其中

    f = d 0 z ( t ) + d 1 z ( t ? τ ) ? d 2 sin ? ( z ( t ? τ ) ) {\displaystyle f=d0z(t)+d1z(t-\tau )- d2\sin(z(t-\tau ))}

    參數:= a = 35,c = 28,b = 3,d0 = 1,d1 = 1,d2 = -20..20,tau = .2

    initv := x(0) = 1, y(0) = 1, z(0) = 14

    改進的 Chua 混沌吸引子

    2001 年,唐等人。 提出了一種改進的 Chua 混沌系統

    d x ( t ) d t = α ( y ( t ) ? h ) {\displaystyle {\frac {dx(t)}{dt}}=\alpha (y(t)-h)}

    d y ( t ) d t = x ( t ) ? y ( t ) + z ( t ) {\displaystyle {\frac {dy(t)}{dt}}=x(t)-y(t)+z (t)}

    d z ( t ) d t = ? β y ( t ) {\displaystyle {\frac {dz(t)}{dt}}=-\beta y(t)}

    其中

    h := ? b sin ? ( π x ( t ) 2 a + d ) {\displaystyle h:=-b\sin \left({\frac {\pi x(t)}{2a} }+d\右)}

    參數:= alpha = 10.82,beta = 14.286,a = 1.3,b = .11,c = 7,d = 0

    initv := x(0) = 1, y(0) = 1, z(0) = 0

    PWL Duffing混沌吸引子

    Aziz Alaoui 在 2000 年研究了 PWL Duffing 方程:

    PWL 達芬系統:

    多卷波混沌吸引子

    d x ( t ) d t = y ( t ) {\displaystyle {\frac {dx(t)}{dt}}=y(t)}

    d y ( t ) d t = ? m 1 x ( t ) ? ( 1 / 2 ( m 0 ? m 1 ) ) ( | x ( t ) + 1 | ? | x ( t ) ? 1 | ) ? e y ( t ) + γ cos ? ( ω t ) {\displaystyle {\frac {dy(t)}{dt}}=-m_{1}x(t)-(1/2(m_{0}-m_{1 }))(|x(t)+1|-|x(t)-1|)-ey(t)+\gamma \cos(\omega t)}

    params := e = .25, gamma = .14+(1/20)i, m0 = -0.845e-1, m1 = .66, omega = 1; c := (.14+(1/20)i),i=-25...25;

    initv := x(0) = 0, y(0) = 0;

    改進的洛倫茲混沌系統

    米蘭達 Stone 提出了一個改進的 Lorenz 系統:

    d x ( t ) d t = 1 / 3 * ( ? ( a + 1 )

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    詞條目錄
    1. 多卷波混沌吸引子
    2. 陳吸引子
    3. 其他吸引子
    4. 陳陸吸引子
    5. 改進的Lu Chen吸引子
    6. 改進的 Chua 混沌吸引子
    7. PWL Duffing混沌吸引子
    8. 改進的洛倫茲混沌系統

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