3所示。多稳定性分析
在本节中,分岔图,莱斯,相图和吸引力的盆地是用来研究分数阶离心飞轮调速系统的动态。在以下的分析中,我们解决系统参数
d = 0.08,
p米毫升:mi>
=米毫升:mo>
0.01米毫升:mn>
,
e = 0.5,
b = 0.4,
F
=1.942,
α = 0.4,
σ = 1.0,选择参数
年代 作为参数变量。系统由预估数值求解算法(
23 - - - - - -
25 ]。名为“FDE12的Matlab源代码。米” of the predictor-corrector method can be downloaded online [
26]。使用“FDE12的方法。米” to solve the fractional-order system is described in detail in reference [
27]。详细的数值解以及如何计算LEs的分数阶系统可以根据文献[
28 ]。预估算法是一种有效的方法来解决分数阶偏微分方程。例如,Oskouie et al。
24 )预估算法用来解决部分粘弹性微分方程和伯努利nanobeams调查分数导数的影响顺序,表面参数等因素对非线性时间响应。他等。
25 ]研究了分数阶预估微观化学系统的算法。
3.1。分岔分析
系统的动态变化
g米毫升:mi>
和
问 通过分岔图,分析了莱斯,相图。四个案例研究。
3.1.1。案例1
修复
年代 = 10和导数的顺序不同
问 从0.94到1 3×10的步长<年代up>−4年代up>。设置初始条件(
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]= (0.005、0.005−0.1,0.1),(0.5、0.005−0.1,0.1)。分数阶的分岔图和莱斯离心飞轮调速系统见图
2 。在图
2(一个) 蓝色的点代表
x 马克斯年代ub>的初始值(
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]=(0.005、0.005−0.1,0.1)和红点(
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]= (0.5、0.005−0.1,0.1)。但是。图
2 (b) 只显示了(LEs
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]= (0.005、0.005−0.1,0.1)。从图可以看出
2 系统是混乱的时候
问 > 0.963,其他的值
问 ,系统是收敛的。通过勒曲线在图
2 (b) 我们可以看到,当
问 ∈(0.963,0.97),系统不混乱。但是,当
问 > 0.97时,系统总是有一个正的李雅普诺夫指数,它显示了系统总是处于混乱状态。此外,系统复杂度的增加和导数的增加订单
问 。因此,对于分数阶离心州长飞轮系统,LE曲线更准确描述系统的状态比分岔图。它可以描述从时期过渡到混沌的过程。图
3(一个) 显示,当[
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]=(0.5、0.005−0.1,0.1),对混沌系统的最低订购量增加但分岔图的形状保持不变这意味着初始条件将影响系统的动态。的周期性的圈子
问 = 0.94和0.968和混沌吸引子
问 = 0.972和0.99图所示
4 。可以看出,相图分析的结果与动态特性分析的结果是一致的,混沌吸引子显示明显的混沌特性。
图2
分数阶离心飞轮调速系统的动态变化与导数秩序
问 。(一)分岔图。(b)李雅普诺夫指数谱。
(一)
(b)
图3
分数阶的动态离心飞轮调速系统随参数
年代 ;(一)分岔图。(b)李雅普诺夫指数谱。
(一)
(b)
图4
相图与不同导数订单:
问 = 0.94;(b)
问 = 0.968;(c)
问 = 0.972;(d)
问 = 0.99。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.1.2。案例2
修复
问 = 0.98;我们的参数
年代 改变从2至18的步长0.08,和初始条件也是
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]=(0.005、0.005−0.1,0.1),(0.5、0.005−0.1,0.1),然后动态分析结果如图
4 。在图
4(一) 蓝色的点代表
x 马克斯年代ub>的初始值(
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]=(0.005、0.005−0.1,0.1)和红点的初始值(
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]= (0.5、0.005−0.1,0.1)。但是,图
4 (b) 只显示了(LEs
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]= (0.005、0.005−0.1,0.1)。它显示在图
4 系统是混乱的
年代 ∈[3.5,13.5]和[2.9,3.1]和其他值的收敛
年代 。此外,当
年代 ∈(6、10),系统相对较大的复杂性。图
4(一) 显示,当[
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]=(0.5、0.005−0.1,0.1),更大的复杂性区间减少,这意味着系统将产生吸引子共存与不同的初始条件。
3.1.3。案例3
我们的参数
年代 ∈(3、15)和衍生品订单
问 ∈(0.96,1);将参数空间划分为150×150网格。与上面的情况下,初始条件是由(
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]= (0.005、0.005−0.1,0.1)。然后,最大李雅普诺夫exponent-based等高线图在参数平面上
s-q 如图
5 。可以看出,混沌区主要是观察到的区域位于年代∈(4.8,10)
问 ∈(0.98,1)。在这方面,系统与啤酒相对较大的最大李雅普诺夫指数
问 。此外,当年代∈(5,7.8)
问 ∈(0.995,1),最大李雅普诺夫指数的价值更大。最后,它还可以发现最低秩序混乱
问 = 0.927。
图5
的混沌图的最大李雅普诺夫指数的等高线图
s-q 参数平面上。
3.1.4。例4
修复
问 = 0.98,
年代 = 10,和初始值
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]= [
x 0年代ub>、0.005−0.1,0.1)
x 0年代ub>∈(0,2)。分数阶离心飞轮调速系统的分岔图如图
6(一) 。同样的,当[
x 0年代ub>
y0年代ub>
,z0年代ub>
w0年代ub>]= [0.005,
y 0年代ub>−0.1,0.1),
y 0年代ub>∈(0,2)。系统的分岔图绘制在图
6 (b) 。可以看出,当初始条件发生变化时,系统的复杂性和状态都受到影响。此外,不同的初始值组件有不同影响的动态系统。对图
6(一) 可以发现,周期性的状态
x 0年代ub>= 1。对图
6 (b) 复杂性是显著不同
y 0年代ub>= 1.21。
图6
分数阶离心飞轮调速系统的分岔图:(a)
x 0年代ub>变化和(b)
y 0年代ub>的变化。
(一)
(b)
3.2。盆地的吸引力
混沌系统的吸引子共存是一个重要的特征,已被很多学者所研究。例如,赖et al。
29日 - - - - - -
31日 )使用动态演化对参数和初始条件来说明存在共存吸引子和提出的电路实现混沌系统吸引子共存。吸引力的盆地是一个有效的工具来分析多稳定性和对吸引子共存的现象
32 ]。
本文提出了使用的方法。提出了系统,有四个状态变量
x ,
y ,
z ,
w米毫升:mi>
。因此,四个时间序列得到了,他们可以被定义为
x米毫升:mi>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
y米毫升:mi>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
z米毫升:mi>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
w米毫升:mi>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
n米毫升:mi>
=米毫升:mo>
1、2、3米毫升:mn>
,米毫升:mo>
…米毫升:mo>
,米毫升:mo>
N米毫升:mi>
,在那里
N 时间序列的长度。然后,吸引子的位置被定义为
(10)米毫升:mtext>
P米毫升:mi>
=米毫升:mo>
x米毫升:mi>
¯米毫升:mo>
,米毫升:mo>
y米毫升:mi>
¯米毫升:mo>
,米毫升:mo>
z米毫升:mi>
¯米毫升:mo>
,米毫升:mo>
w米毫升:mi>
¯米毫升:mo>
,米毫升:mo>
在每一个时间序列的平均值。吸引子的大小是由
(11)米毫升:mtext>
年代米毫升:mi>
=米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
x米毫升:mi>
,米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
y米毫升:mi>
,米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
z米毫升:mi>
,米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
w米毫升:mi>
,米毫升:mo>
在哪里
年代米毫升:mi>
x米毫升:mi>
=米毫升:mo>
马克斯米毫升:mi>
x米毫升:mi>
−米毫升:mo>
最小值米毫升:mi>
x米毫升:mi>
,
年代米毫升:mi>
y米毫升:mi>
=米毫升:mo>
马克斯米毫升:mi>
y米毫升:mi>
−米毫升:mo>
最小值米毫升:mi>
y米毫升:mi>
,
年代米毫升:mi>
z米毫升:mi>
=米毫升:mo>
马克斯米毫升:mi>
z米毫升:mi>
−米毫升:mo>
最小值米毫升:mi>
z米毫升:mi>
,
年代米毫升:mi>
w米毫升:mi>
=米毫升:mo>
马克斯米毫升:mi>
w米毫升:mi>
−米毫升:mo>
最小值米毫升:mi>
w米毫升:mi>
。假设有两个混沌吸引子当中,他们的时间序列是由
x米毫升:mi>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
y米毫升:mi>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
z米毫升:mi>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
w米毫升:mi>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
n米毫升:mi>
=米毫升:mo>
1、2、3米毫升:mn>
,米毫升:mo>
…米毫升:mo>
,米毫升:mo>
N米毫升:mi>
和
x米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
y米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
z米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
w米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
n米毫升:mi>
=米毫升:mo>
1、2、3米毫升:mn>
,米毫升:mo>
…米毫升:mo>
,米毫升:mo>
N米毫升:mi>
。两个流动的位置之间的误差是由
(12)米毫升:mtext>
e米毫升:mi>
1米毫升:mn>
=米毫升:mo>
1米毫升:mn>
4米毫升:mn>
x米毫升:mi>
¯米毫升:mo>
−米毫升:mo>
x米毫升:mi>
¯米毫升:mo>
2米毫升:mn>
+米毫升:mo>
y米毫升:mi>
¯米毫升:mo>
−米毫升:mo>
y米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
¯米毫升:mo>
2米毫升:mn>
+米毫升:mo>
z米毫升:mi>
¯米毫升:mo>
−米毫升:mo>
z米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
¯米毫升:mo>
2米毫升:mn>
+米毫升:mo>
w米毫升:mi>
¯米毫升:mo>
−米毫升:mo>
w米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
¯米毫升:mo>
2米毫升:mn>
。米毫升:mo>
而定义的错误关于吸引子的大小
(13)米毫升:mtext>
e米毫升:mi>
2米毫升:mn>
=米毫升:mo>
1米毫升:mn>
4米毫升:mn>
年代米毫升:mi>
x米毫升:mi>
−米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
x米毫升:mi>
2米毫升:mn>
+米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
y米毫升:mi>
−米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
y米毫升:mi>
2米毫升:mn>
+米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
z米毫升:mi>
−米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
z米毫升:mi>
2米毫升:mn>
+米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
w米毫升:mi>
−米毫升:mo>
年代米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
w米毫升:mi>
2米毫升:mn>
。米毫升:mo>
在本文中,我们设置一个参数
错误 决定是否获得的吸引子是不同的与现有的或不是。也就是说,如果两个
e 1年代ub>>错误和
e 2年代ub>>错误,获得的吸引子
x米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
y米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
z米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
w米毫升:mi>
˜米毫升:mo>
n米毫升:mi>
;米毫升:mo>
n米毫升:mi>
=米毫升:mo>
1、2、3米毫升:mn>
,米毫升:mo>
…米毫升:mo>
,米毫升:mo>
N米毫升:mi>
是一个新的吸引子。否则,它不是一个新的吸引子。本文的价值
错误 是设置为50。盆地的流程图如图
7 。
图7
盆地的流程图的吸引力。
修复
年代 = 10和初始值设置为
x 0年代ub>,
y 0年代ub>,
z 0年代ub>,
w米毫升:mi>
0米毫升:mn>
]= [
x ,
y −0.1;0.1]。变量
x 和
y 改变从−1比1与步长为0.01。然后,在盆地的吸引力
x - - - - - -
y 飞机有不同的值
问 如数据所示
8(一个) - - - - - -
8 (c) 。同样,解决
年代 = 5,其他条件保持不变,对盆地的吸引力
x - y 飞机有不同的值
问 如数据所示
8 (d) - - - - - -
8 (f) 。不同的颜色在图
8 代表不同的吸引人的领域,所以我们可以看到从图
8 当系统的初始值变化,分数阶离心飞轮调速系统显示共存,和导数的增加订单
问 吸引子共存的频率逐渐增加,但范围和形状的不同流动基本上保持不变。
图8
盆地的吸引力
x 0年代ub>- - - - - -
y 0年代ub>飞机在不同的参数:
年代 = 10,
问 = 0.97;(b)
年代 = 10,
问 = 0.98;(c)
年代 = 10,
问 = 0.99;(d)
年代 = 5,
问 = 0.97;(e)
年代 = 5,
问 = 0.98;(f)
年代 = 5,
问 = 0.99。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
修复
问 = 0.98,
年代 = 10,初始条件是由(
x 0年代ub>,
y 0年代ub>,
z 0年代ub>,
w米毫升:mi>
0米毫升:mn>
]=(0.005、0.005−0.1,0.1),(0.5、0.005−0.1,0.1),和(0.58、0.005−0.1,0.1),和相应的共存吸引子图所示
9(一个) - - - - - -
9 (c) 。当
问 = 0.99,
年代 = 5,吸引子共存的初始条件(
x 0年代ub>,
y 0年代ub>,
z 0年代ub>,
w米毫升:mi>
0米毫升:mn>
]=[−−0.9、0.1,0.1,0.1),(−−0.9、0.82,0.1,0.1),和(−−0.9、0.82,0.1,0.1)所示的数字
9 (d) - - - - - -
9 (f) 。图
9 表明,当系统的初始值发生变化时,系统的吸引子显示各种状态混乱等时期,quasichaos。此外,不同类型的混沌吸引子的状态直接验证仿真结果如(图所示
8 )。
图9
吸引子共存与不同条件:(a)、(b)、(c)
问 = 0.98,
年代 = 10,初始条件(0.005、0.005−0.1,0.1),(0.5、0.005−0.1,0.1),和(0.58、0.005−0.1,0.1);(d)、(e)、(f)
问 = 0.99,
年代 = 5,初始条件(−−0.9、0.1,0.1,0.1),(−−0.9、0.2,0.1,0.1),和(−−0.9、0.82,0.1,0.1)。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)