Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курсовая работа №2 - Реконструкція фазового про....doc
Скачиваний:
13
Добавлен:
18.11.2018
Размер:
336 Кб
Скачать
☆

2. Реконструкція фазового простору динамічної системи

2.1. Алгоритм відновлення простору станів динамічної системи

Метод, що дозволяє відновлювати простір станів системи та її динаміку, був запропонований Н. Паккардом та ін., він полягає в послідовному вимірі часу виходу y (t) [6]. Алгоритм грунтується на реконструкції станів системи з скалярного вихідного сигналу з використанням тимчасових затримок

. (10)

Ф. Такенс показував [7], що для скалярного вихідного процесу (5), вибраного часу затримки і розмірності n реконструйованого атрактора (, де – хаусдорфова розмірність) ідентифікується відображення , яке забезпечує глобальне взаємно-однозначне уявлення аттрактора.

У результаті застосування методу Паккарда-Такенса відновлюється відображення (1) визначенням стану , де – час послідовних перетинань відповідним чином обраного перерізу Пуанкаре в просторі відновлених станів x(t). Теорема Такенса вводиться для досить загального випадку систем

2.2. Реконструкція фазового простору деяких динамічних систем в середовищі Maple

> > > > >

> > restart;with(plots):N:=400;L:=50; ### N:=4000;L:=500;

Warning, the name changecoords has been redefined

> for k from 1 to M do x[k]:=evalf(sin(4*Pi*k/N));od:

> for k from 1 to M-L do y[p]:=x[p+L];od:

> SQ:=[seq([x[j],y[j]],j=1..L-M)]:

> SQX:=[seq([j,x[j]],j=1..L-M*0)]:

> pointplot(SQX,symbolsize=20,symbol=point,axes=boxed,font=[TIMES,BOLD,12],labels=["n","x[n]"]);

> pointplot(SQ,symbolsize=20,symbol=cross,axes=boxed,font=[TIMES,BOLD,12],labels=["x[n]","x[n+L]"]);

> pointplot(SQ,symbolsize=20,symbol=cross,style=line,thickness=2,axes=boxed,font=[TIMES,BOLD,12],labels=["x[n]","x[n+L]"]);

> > >> >> >> >> >> >> >> >

> >

Рис.1. Часова еволюція координати математичного маятника

Рис.2. Реконструйований фоновий простір математичного маятника

при різних часових затримках

> restart;with(plots):with(stats):with(linalg):with(DEtools):sigma:=10.0:b:=8/3.:r:=27.0:eq1:=diff(x(t),t)=-sigma*x(t)+sigma*y(t):eq2:=diff(y(t),t)=r*x(t)-y(t)-x(t)*z(t):eq3:=diff(z(t),t)=x(t)*y(t)-b*z(t):

Warning, the name changecoords has been redefined

Warning, the protected names norm and trace have been redefined and unprotected

Warning, the name adjoint has been redefined

> T0:=0:DT:=0.05:TN:=450:tm:=[];whattype(tm); #TN=350

> for i from T0 by DT to TN do tm:=[op(tm),i]:end do:#end do = od

> UZL:=nops(tm);#сообщает,ск.подобъектов 1-го уровня находится в объекте tm (это число узловых точек)

> tm:=array(tm):whattype(tm);#поскольку вывод может быть array

> soln:=dsolve({eq1,eq2,eq3,x(0)=0,y(0)=1,z(0)=0},{x(t),y(t),z(t)},type=numeric,method=rkf45,maxfun=500000,output=tm):

> xm:=array(1..UZL);ym:=array(1..UZL);zm:=array(1..UZL);

> for i from 1 to UZL do xm[i]:=soln[2,1][i,2]: end do:

> for i from 1 to UZL do ym[i]:=soln[2,1][i,3]: end do:

> for i from 1 to UZL do zm[i]:=soln[2,1][i,4]: end do:

> xcL:=convert(xm,list):ycL:=convert(ym,list):zcL:=convert(zm,list):tcL:=convert(tm,list):

>

Проекции портретов реконструированного аттрактора

> for j from 1 to (UZL-1)/2 by 1 do

> a_x[j]:=op(2*j-1,xcL);

> od:

> for j from 1 to (UZL-1)/2 by 1 do

> b_x[j]:=op(2*j,xcL);

> od:

> for j from 1 to (UZL-1)/2 by 1 do

> a_y[j]:=op(2*j-1,ycL);

> od:

> for j from 1 to (UZL-1)/2 by 1 do

> b_y[j]:=op(2*j,ycL);

> od:

> for j from 1 to (UZL-1)/2 by 1 do

> a_z[j]:= op(2*j-1,zcL);

> od:

> for j from 1 to (UZL-1)/2 by 1 do

> b_z[j]:= op(2*j,zcL);

> od:

> AX:=[seq(a_x[j],j=1..(UZL-1)/2)]:BX:=[seq(b_x[j],j=1..(UZL-1)/2)]:N_AX:=nops(AX);N_BX:=nops(BX);is(N_AX=N_BX);

> P_X:=zip((a_x,b_x)->[a_x,b_x],AX,BX):plot(P_X,color=green);

Рис.3. Проекція реконструйованого фазового простору системи Лоренца