12653

Странный аттрактор

Лабораторная работа

Математика и математический анализ

Лабораторна робота № Странный аттрактор Одна из самых знаменитых динамических систем предложена в 1963 г. Лоренцом в качестве упрощенной модели конвективных турбулентных движений жидкости в нагреваемом сосуде тороидальной формы. Система состоит из трех ОДУ и имеет тр...

Русский

2013-05-02

105.5 KB

23 чел.

Лабораторна робота №

Странный аттрактор

Одна из самых знаменитых динамических систем предложена в 1963 г. Ло-ренцом в качестве упрощенной модели конвективных турбулентных движений жидкости в нагреваемом сосуде тороидальной формы. Система состоит из трех ОДУ и имеет три параметра модели (листинг 9.15). Поскольку неизвестных функций три, то фазовый портрет системы должен определяться не на плоскости, а в трехмерном пространстве.

Листинг 9.15. Модель Лоренца

Y0:= 

F(t,y):=

T0:=0

N:=1000

D:= rkfisxed (y0,t0,t1,N,F)

Решением системы Лоренца при определенном сочетании параметров (рис. 9.21 и 9.22) является странный аттрактор (или аттрактор Лоренца) — Притягивающее множество траекторий на фазовом пространстве, которое по |виду идентично случайному процессу. В некотором смысле аттрактор Лоренца является стохастическими автоколебаниями, которые поддерживаются в динамической системе за счет внешнего источника.

Решение в виде странного аттрактора появляется только при некоторых сочетаниях параметров. В качестве примера на рис. 9.23 приведен результат для для r=10 и тех же значений остальных параметров. Как видно, аттрактором в этом случае является фокус. Перестройка типа фазового портрета происходит в области промежуточных г. Критическое сочетание параметров, при которых фазовый портрет системы качественно меняется, называется в теории динамических систем точкой бифуркации. Физический смысл бифуркации в модели Лоренца, согласно современным представлениям, описывает переход ламинарного движения жидкости к турбулентному.

Рис. 9.21. Решение в виде аттрактора Лоренца (продолжение листинга 9.15)

Рис. 9.22. Аттрактор Лоренца на фазовой плоскости (продолжение листинга 9.15)

Рис. 9.23. Решение системы Лоренца с измененным параметром r=10

Замечательно, что решение подобных нелинейных динамических систем южно получить только численно, поэтому их изучение стало бурно развиваться с ростом возможностей вычислительной техники в последние полвека.

9.5.4. Брюсселятор

До сих пор в этой главе в качестве примеров расчета динамических систем мы приводили графики 1—3 траекторий на фазовой плоскости. Однако для надежного исследования фазового портрета необходимо решить систему OДУ большое количество раз с самыми разными начальными условиями (и, возможно, с разным набором параметров модели), чтобы посмотреть, к ка-чим аттракторам сходятся различные траектории. В Mathcad можно реализовать эту задачу, например, в форме алгоритма, приведенного в листин-


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2522. Определение момента инерции Волочка 49.45 KB
  Изучение динамики сложного движения, сочетающего вращательное движение тела его поступательным перемещением, и определение его момента инерции.
2523. Эффект Рамзауэра 145.76 KB
  Цель работы: познакомиться с сутью эффекта Рамзауэра, изучить рассеяние электронов на атомах ксенона и определить глубину и ширину потенциальной ямы.
2524. Соотношение неопределенностей для фотонов 186.65 KB
  Цель работы: исследовать дифракцию света на узкой щели, объяснить дифракционную картину с волновой точки зрения и с помощью соотношения неопределенностей.
2525. Интерференция света. Кольца Ньютона 138.29 KB
  Цель работы: Получить на экране кольца Ньютона, используя красный и зеленый светофильтры, измерить радиусы нескольких колец, расстояния d1 и d2, рассчитать радиус кривизны линзы.
2526. Электропроводность полупроводников и металлов 130.25 KB
  Цель работы: изучить основы теории электропроводности полупроводников и металлов. Исследовать температурные зависимости для Cu (меди) и Si (кремния), качественно их сравнить.
2527. Расчет цепей постоянного тока 180.38 KB
  Повторение методов расчета цепей постоянного тока, ознакомление с компенсационным методом измерения электродвижущей силы (э.д.с.), измерение э.д.с. гальванического элемента.
2528. Изучение затухающих электромагнитных колебаний с помощью осциллографа 150.84 KB
  Углубление и закрепление знаний по электромагнитным колебаниям, возникающим в колебательном контуре, усвоение методики использования электронного осциллографа для исследования электрических сигналов.
2529. Изучение вынужденных колебании в электрическом контуре 92.66 KB
  Вынужденными называются колебания, в процессе которых система подвергается внешнему периодически изменяющемуся воздействию. В конкретном случае электрического колебательного контура это означает, подключение к контуру внешней электродвижущей силы ε периодически изменяющейся со временем и создающей в контуре переменное электрическое напряжение.
2530. Измерение параметров периодический электрических сигналов 128.5 KB
  Изучить устройство и принцип действия электронного осциллографа. Научиться измерять с помощью осциллографа параметры периодических электрических сигналов – амплитуду, длительность и период.