350 rub
Journal Nonlinear World №9 for 2010 г.
Article in number:
On Dynamics of Autonomous and Non-Autonomous Rotators with One and a Half Degrees-of-Freedom
Authors:
N.N. Verichev
Abstract:
This paper studies autonomous and non-autonomous dynamical systems with cylindrical phase space and one and a half degrees of freedom. The diversity of applications varying from mechanical to quantum ones as well as a wide variety of dynamic properties from regular to chaotic ones allows considering such systems to be basic in models of modern nonlinear dynamics. Qualitative study has been carried out, which allowed establishing structures and bifurcations of trajectories in the phase space of autonomous system. The same has been done for the structures of trajectories in a space of Poincare mapping for the non-autonomous case. For non-autonomous system, the parameters - domain corresponding to the main resonance (i.e. to the simple synchronization) has been investigated. Using the method of the averaging, affinity of the bifurcation diagrams as a decomposition of the parameter space of autonomous system and of the effective parameters of non-autonomous one has been established. This establishes the correspondence of qualitative structures and bifurcations of trajectories of autonomous system to the structures and bifurcations of trajectories of a Poincare mapping for the non-autonomous one, which, in particular, is exemplified by the correspondence of the period doubling bifurcations of the limit cycle in the autonomous case to the period-doubling bifurcations of a tore in non-autonomous case. Results of the qualitative study are interpreted in terms of the rotation characteristic as a dependence on the constant component of its speed of rotation on the system parameters and initial conditions. Qualitative forms of the rotation characteristics for the various parameters indicating its non-trivial patterns corresponding to the chaotic attractors are present.
Pages: 563-578
References
  1. Андронов А.А., Витт А.А., Хайкин С.Э. Теория колебаний. Изд. 2-е, перераб. и доп. Н.А. Железцовым // М.: Физматгиз. 1959.
  2. Акимов В.Н., Белюстина Л.Н. и др. Системы фазовой синхронизации // под ред. В.В.Шахгильдяна, Л.Н. Белюстиной. М.: Радио и связь. 1982.
  3. Блехман И.И. Синхронизация динамических систем. М.: Наука. 1971.
  4. Кононенко В.О. Колебательные системы с ограниченным возбуждением. М.: Наука. 1964
  5. Бутенин Н.В., Ганиев Р.Ф. и др. Вибрации в технике. Т.2. Колебания нелинейных механических систем. М.: Машиностроение. 1979.
  6. Лихарев К.К. Введение в динамику джозефсоновских переходов. М.: Наука. 1985.
  7. Бароне А., Патерно Дж. Эффект Джозефсона. Физика и применения. М.: Мир. 1984.
  8. Алифов А.А., Фролов К.В. Взаимодействие нелинейных колебательных систем с источниками энергии. М.: Наука. 1985.
  9. Баутин Н.Н., Леонтович Е.А. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости. М.: Наука. 1990.
  10. Диментберг М.Ф. Нелинейные стохастические задачи механических колебаний. М.: Наука. 1980.
  11. МагнусК.Колебания. М.: Мир. 1982.
  12. Verichev N.N., Verichev S.N., Erofeyev V.I. Regular and Chaotic Vibrations of Mechanical Systems in Models of Coupled Rotators // Mechanical Vibrations: Measurement, Effects and Control / ed. RobertC. Sapri. NovaScience. 2009.
  13. Митропольский Ю.А., Лыкова О.Б. Интегральные многообразия в нелинейной механике. М.: Наука. 1973.
  14. Белых В.Н., Некоркин В.И. Качественное исследование системы трех дифференциальных уравнений из теории фазовой синхронизации // ПММ. 1975. Т. 39. № 4. С. 642 - 649.
  15. Шильников Л.П., Шильников А.Л., Тураев Д.В. и др. Методы качественной теории в нелинейной динамике: Ч.1. Ижевск: НИЦ РХД. 2004.
  16. Шильников Л.П., Шильников А.Л., Тураев Д.В., Чуа Л. Методы качественной теории в нелинейной динамике: Ч. 2. Ижевск: НИЦ РХД. 2009.
  17. Шильников Л.П. Теория бифуркаций динамических систем с гомоклиническими кривыми Пуанкаре // VIIIternat. Konf. furNichtlineareSchwingungen, Bd. 1-2, Acad-Verlag, Berlin. 1977.
  18. Шарковский А.Н., Коляда С.Ф., Спивак А.Г., Федоренко В.В. Динамика одномерных отображений. Киев: Наукова думка. 1989.
  19. Веричев Н.Н., Веричев С.Н., Ерофеев В.И. К динамике системы - гибкий ротор - источник возбуждения ограниченной мощности // ПММ. 2009. Т.73. №4. С. 552 -561.
  20. Belykh V.N., Pedersen N.F., Soerensen O.H. Shunted Josephson junction model. Part 1. Autonomous case. Part 2. Nonautonomouscase // Phys. Rev. B. 1988. V. 16. No. 11. P. 4853-4871.
  21. Веричев Н.Н. Исследование систем с джозефсоновскими контактами методом быстро вращающейся фазы // Радиотехника и электроника. 1986. Т. 31. № 11. С. 2267 - 2274.
  22. Афраймович В.С., Шильников Л.П. Инвариантные двумерные торы, их разрушение и стохастичность. //Межвуз. сб. «Методы качественной теории дифференциальных уравнений». Горький: 1983. С. 3 -26.
  23. Afraimovich V.S., Shilnikov L.P., Invariant tori, their breakdown and stochastisity // American Mathematic Society Translations. 1991. No. 149. P. 201-211.
  24. Итоги науки и техники. Современные проблемы математики. Фундаментальные направления /под ред. Р.В. Гамкрелидзе, Д.В. Аносова, В.И. Арнольда. М.: 1985. Т. 5.
  25. Shilnikov L.P., Turaev D.V. A new simple bifurcation of a periodic orbit of blue sky catastrophe type, Methods of qualitative theory of differential equations and related topics, Amer. Math. Soc. Transl., II Ser. 200, AMS, Providence, RI. 2000. P. 165 -188.
  26. Медведев В.С. О новом типе бифуркаций на многообразиях // Математический сборник. 1980. Т. 113. №3. С. 487-492.