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.

Fuzzy pole placement based on piecewise Lyapunov functions

This paper presents a controller design method for fuzzy dynamic systems based on piecewise Lyapunov functions with constraints on the closed-loop pole location. The main idea is to use switched controllers to locate the poles of the system to obtain a satisfactory transient response. It is shown that the global fuzzy system satisfies the requirements for the design and that the control law can be obtained by solving a set of linear matrix inequalities, which can be efficiently solved with commercially available softwares. An example is given to illustrate the application of the proposed method. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

Control of chaotic instabilities in a spinning spacecraft with dissipation using Lyapunov's method

Control of chaotic instability in a simplified model of a spinning spacecraft with dissipation is achieved using an algorithm derived using Lyapunov's second method. The control method is implemented on a realistic spacecraft parameter configuration which has been found to exhibit chaotic instability for a range of forcing amplitudes and frequencies when a sinusoidally varying torque is applied to the spacecraft. Such a torque, may arise in practice from an unbalanced rotor or from vibrations in appendages. Numerical simulations are performed and the results are studied by means of time history, phase space, Poincare map, Lyapunov characteristic exponents and bifurcation diagrams. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Chaotic systems with a null conditional Lyapunov exponent under nonlinear driving.

Control of a chaotic system by homogeneous nonlinear driving, when a conditional Lyapunov exponent is zero, may give rise to special and interesting synchronizationlike behaviors in which the response evolves in perfect correlation with the drive. Among them, there are the amplification of the drive attractor and the shift of it to a different region of phase space. In this paper, these synchronizationlike behaviors are discussed, and demonstrated by computer simulation of the Lorentz model [E. N. Lorenz, J. Atmos. Sci. 20 130 (1963)] and the double scroll [T. Matsumoto, L. O. Chua, and M. Komuro, IEEE Trans. CAS CAS-32, 798 (1985)].

Scaling relations in the Lyapunov exponents of one dimensional maps

We establish numerically the validity of Huberman-Rudnick scaling relation for Lyapunov exponents during the period doubling route to chaos in one dimensional maps. We extend our studies to the context of a combination map. where the scaling index is found to be different.

Bifurcation structure and Lyapunov exponents of a modulated logistic map

We have studied the bifurcation structure of the logistic map with a time dependant control parameter. By introducing a specific nonlinear variation for the parameter, we show that the bifurcation structure is modified qualitatively as well as quantitatively from the first bifurcation onwards. We have also computed the two Lyapunov exponents of the system and find that the modulated logistic map is less chaotic compared to the logistic map.

An analytical relation between entropy production and quantum Lyapunov exponents for Gaussian bipartite systems

We study and compare the information loss of a large class of Gaussian bipartite systems. It includes the usual Caldeira-Leggett-type model as well as Anosov models ( parametric oscillators, the inverted oscillator environment, etc), which exhibit instability, one of the most important characteristics of chaotic systems. We establish a rigorous connection between the quantum Lyapunov exponents and coherence loss, and show that in the case of unstable environments coherence loss is completely determined by the upper quantum Lyapunov exponent, a behavior which is more universal than that of the Caldeira-Leggett-type model.