项目名称: 时滞诱发的非线性耦合系统复杂动力学的理论和实验研究

项目编号: No.11472097

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 茅晓晨

作者单位: 河海大学

项目金额: 82万元

中文摘要: 由于时滞普遍存在于实际耦合系统中,时滞非线性耦合系统动力学受到了国内外学术界的广泛关注,为前沿研究课题。本项目研究时滞非线性耦合系统的各类动力学行为,主要内容包括:针对实际耦合系统的特性进行动力学建模,研究耦合系统的简易稳定性判据,考察多时滞情形对于系统稳定性的影响;研究系统失稳后各类分岔的产生条件,发展新的定性和定量方法分析分岔点的动力学特性,重点揭示时滞和耦合作用诱发的高余维分岔及其导致的复杂力学行为;研究系统的同步和转迁动力学,考察时滞对于各类同步现象及其相互间切换的影响;构建时滞非线性耦合系统的实验平台,实时显示多种参数条件下的各类动力学特性,以期作为理论分析和数值计算的佐证。通过本项目的研究,旨在发展新颖有效的理论分析方法、高效通用的数值算法以及高精度实时显示的实验技术,揭示时滞诱发的非线性耦合系统的复杂动力学机制,推动时滞系统非线性动力学的发展和应用。

中文关键词: 时滞;耦合系统;非线性振荡;复杂动力学;电路实验

英文摘要: Since time delay is common and ubiquitous in real coupled systems, the dynamics of nonlinear coupled systems with time delays has attracted considerable attention and become a frontier research topic. This project focuses on various dynamical behaviors of nonlinear coupled systems with time delays. The main themes and contributions of the project include: The dynamical models are presented based on the characteristics of real coupled systems. The simple stability criteria of coupled systems are proposed and the influences of multiple time delays on the stability of coupled systems are discussed. The conditions of different bifurcations when the coupled system loses its stability locally are derived. New qualitative and quantitate methods are developed to determine the dynamical characteristics of bifurcation points. The high codimensional bifurcations and complex behaviors due to time delays and couplings are explored. Synchronization and its transitions of coupled systems are investigated. The effects of time delays on the existence and switches of different synchronization phenomena are given. The platform of circuit experiments for the nonlinear coupled systems with time delays is designed and can be used to show various properties of the coupled systems under different parameters. The results of theoretical analysis and numerical simulations can be validated through circuit experiments. The aims and objectives of the research are to develop novel and effective theoretical methods, efficient and general numerical algorithms, and high precision real-time experimental technology, reveal the mechanisms of complex dynamical behaviors due to time delays, and promote the application and development of the nonlinear dynamics of time-delayed systems.

英文关键词: time delay;coupled systems;nonlinear oscillations;complex dynamics;circuit experiment

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