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题目:BVP振子中的分支和混沌

关键词:单个BVP振子;耦合BVP振子;分支;混沌

  摘要

BVP(Bohöffer-Van der Pol)方程是由FitzHugh和Nagumo研究Hodgkin-Huxley(简记为HH) 模型得到的,他们通过研究HH模型的动态特性,将四维的HH方程降为二维的系统,这个系统被称为BVP模型或FitzHugh-Nagumo模型.直到现在,BVP振子已经被研究了大约三十年,并且成为展示典型非线性现象的经典模型.BVP模型可以通过含有简单无源元件和一个非线性电导的电路来得到,由于该振子是一个简单的二维模型,对于耦合系统来说它也是一个很好的单位振子.Tetsushi Ueta构造并研究了含有饱和特性项的BVP振子,其中非线性项是由场效应晶体管(FET)实验测量得到的. 在前人结果的基础上,作者把非线性项近似为这样一个负饱和函数: ,因为由场效应晶体管实验测量得到的数据绘制的 图像和该近似函数的图像基本一致,所以这种近似是合理的.作者利用非线性动力学理论,分析了连续BVP振子(单个和耦合)中存在的分支和混沌现象,并用Euler方法将系统离散化后进一步研究,发现了复杂的动态行为,例如周期轨(拟周期轨)的存在,倍周期分叉的层叠,Marotto混沌的存在等.给出理论分析后,用数学软件matlab编写程序进行数值模拟,画出分支图、最大Lyapunov指数图和相图来验证理论结果,并且从直观上展现模型的复杂的动态特性.