O uso da análise de Fourier, de Wavelets e dos expoentes de Lyapunov no estudo de um sistema dinâmico não-ideal com atrito seco e excitação externa

Pós-graduação em Física - IGCE

Expoentes de escala para mapeamentos discretos bidimensionais

Pós-graduação em Física - IGCE

A sincronização de osciladores de Rössler acoplados

Neste trabalho utiliza-se como sistema dinâmico o circuito eletrônico que integra o sistema de equações acopladas de Rossler modificado. Este sistema possui uma nãolinearidade dada por uma função linear por partes e apresenta comportamento caótico para certos valores dos seus parâmetros. Isto e evidenciado pela rota de dobramento de período obtida variando-se um dos parâmetros do sistema. A caracterização experimental da dinâmica do sistema Rossler modificado e realizada através do diagrama de bifurcações. Apresenta-se uma fundamentação teórica de sistemas dinâmicos introduzindo conceitos importantes tais como atratores estranhos, variedades invariantes e tamb em uma análise da estabilidade de comportamentos assintóticos como pontos fixos e ciclos limites. Para uma caracterização métrica do caos, apresenta-se a definção dos expoentes de Lyapunov. São introduzidos também os expoentes de Lyapunov condicionais e transversais, que estão relacionados com a teoria de sincronizção de sistemas caóticos. A partir de uma montagem mestre-escravo, onde dois osciladores de Rossler estão acoplados unidirecionalmente, introduz-se a de nição de sincronização idêntica, sincronização de fase e variedade de sincronização. Demonstra-se a possibilidade de sincronização em uma rede de osciladores caóticos de Rossler, acoplados simetricamente via acoplamento de primeiros vizinhos. A rede composta por seis osciladores mostrou ser adequada pelo fato de apresentar uma rica estrutura espacial e, ao mesmo tempo, ser experimentalmente implementável. Além da sincronização global (osciladores identicamente sincronizados), obtém-se a sincronização parcial, onde parte dos osciladores sincronizam entre si e a outra parte não o faz. Esse tipo de sincronização abre a possibilidade da formação de padrões de sincronização e, portanto, exibe uma rica estrutura de comportamentos dinâmicos. A sincronização parcial e investigada em detalhes e apresentam-se vários resultados. A principal ferramenta utilizada na análise experimental e numérica e a inspeção visual do gráfico yi yj , fazendo todas as combinações entre elementos diferentes (i e j) da rede. Na análise numérica obtém-se como resultado complementar o máximo expoente de Lyapunov transversal, que descreve a estabilidade da variedade de sincronização global.

Fenômenos não-lineares, incluindo-se os não-ideias, em captura de energia utilizando-se dispositivos piezoelétricos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Transições de fase nas dinâmicas de uma partícula se movendo em um poço ou barreira de potencial dependentes periodicamente do tempo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Oscilador eletromagnético caótico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Comportamento caótico em modelos matemáticos de câncer

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Propriedades estatísticas de bilhares abertos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise não linear de séries temporais e aplicações à Psicologia

Nesta dissertação estudámos as séries temporais que representam a complexa dinâmica do comportamento. Demos especial atenção às técnicas de dinâmica não linear. As técnicas fornecem-nos uma quantidade de índices quantitativos que servem para descrever as propriedades dinâmicas do sistema. Estes índices têm sido intensivamente usados nos últimos anos em aplicações práticas em Psicologia. Estudámos alguns conceitos básicos de dinâmica não linear, as características dos sistemas caóticos e algumas grandezas que caracterizam os sistemas dinâmicos, que incluem a dimensão fractal, que indica a complexidade de informação contida na série temporal, os expoentes de Lyapunov, que indicam a taxa com que pontos arbitrariamente próximos no espaço de fases da representação do espaço dinâmico, divergem ao longo do tempo, ou a entropia aproximada, que mede o grau de imprevisibilidade de uma série temporal. Esta informação pode então ser usada para compreender, e possivelmente prever, o comportamento. ABSTRACT: ln this thesis we studied the time series that represent the complex dynamic behavior. We focused on techniques of nonlinear dynamics. The techniques provide us a number of quantitative indices used to describe the dynamic properties of the system. These indices have been extensively used in recent years in practical applications in psychology. We studied some basic concepts of nonlinear dynamics, the characteristics of chaotic systems and some quantities that characterize the dynamic systems, including fractal dimension, indicating the complexity of information in the series, the Lyapunov exponents, which indicate the rate at that arbitrarily dose points in phase space representation of a dynamic, vary over time, or the approximate entropy, which measures the degree of unpredictability of a series. This information can then be used to understand and possibly predict the behavior.

Stabilization of parametric roll resonance with active u-tanks via Lyapunov control design

Parametric ship roll resonance is a phenomenon where a ship can rapidly develop high roll motion while sailing in longitudinal waves. This effect can be described mathematically by periodic changes of the parameters of the equations of motion, which lead to a bifurcation. In this paper, the control design of an active u-tank stabilizer is carried out using Lyapunov theory. A nonlinear backstepping controller is developed to provide global exponential stability of roll. An extension of commonly used u-tank models is presented to account for large roll angles, and the control design is tested via simulation on a high-fidelity model of a vessel under parametric roll resonance.

Lyapunov exponents and predictability of the tropical coupled ocean-atmosphere system

It has recently been proposed that the broad spectrum of interannual variability in the tropics with a peak around four years results from an interaction between the linear low-frequency oscillatory mode of the coupled system and the nonlinear higher-frequency modes of the system. In this study we determine the Lyapunov exponents of the conceptual model consisting of a nonlinear low-order model coupled to a linear oscillator for various values of the coupling constants.

Quadratic Lyapunov functions for linear systems Journal

The paper deals with the existence of a quadratic Lyapunov function V = x′P(t)x for an exponentially stable linear system with varying coefficients described by the vector differential equation S0305004100044777_inline1 The derivative dV/dt is allowed to be strictly semi-(F) and the locus dV/dt = 0 does not contain any arc of the system trajectory. It is then shown that the coefficient matrix A(t) of the exponentially stable sy