×

基于单网格Josephson结的自生自治系统中的意外行为。 (英语) Zbl 1448.37128号

总结:在文献中,现有的约瑟夫森结振荡器大多由外部源驱动。在了解了外部驱动系统的不同极限后,本文提出了一种新的自治系统,该系统在初始条件的影响下,表现出异常且引人注目的多重现象,其中多重隐藏吸引子共存于自生过程中。八阶自治混沌系统具有单一的正弦非线性,仅作用于一个状态变量。先验系统的简单性并不能预测其动力学的丰富性。我们还发现,通过周期的分裂和逆分裂,极限环吸引子变宽为控制共存多涡旋吸引子的参数。发现了多种类型的分叉,包括周期加倍和周期分裂(反对称性)序列到混沌、危机和Hopf型分叉。据我们所知,其中一些有趣的现象在类似的基于约瑟夫逊结的自治电路中还没有报道。此外,基于Hopf理论分析的分析研究得出了确定Hopf分岔出现方向的表达式,证实了分岔周期解的存在性和稳定性。为了观察后一种分岔并说明理论分析,进行了数值模拟。混沌可以很容易地通过线性振荡器的频率、超导结电流以及放大器或电路元件值的增益来控制。文中还介绍了该系统的电路和基于现场可编程门阵列(FPGA)的实现。

MSC公司:

37纳米35 控制中的动态系统
37G10型 动力系统奇异点的分岔
37国集团15 动力系统中极限环和周期轨道的分岔
94立方厘米05 分析电路理论
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Bier,M.和Bountis,T.C.[1984],“在动力系统中重新引入Feigenbaum树”,《物理学》。莱特。A104239-244。
[2] Borcherds,P.H.[2002]“一些约瑟夫森结电路的计算研究”,《计算》。物理学。公社14787-90·Zbl 0994.82545号
[3] Cawthorne,A.B.、Whan,C.B.和Lobb,C.J.[1998]“电阻和电感分流约瑟夫森结的复杂动力学”,J.Appl。物理学84,1126-1132。
[4] Chua,L.O.,Wu,C.W.,Huang,Q.&Zhong,G.A.[1993]“用于研究和生成chaos-part-I:通向混沌的路径”,IEEE Trans。电路系统-一: 基金。第40号申请,731-744·Zbl 0844.58052号
[5] Cushing,J.M.、Henson,S.M.和Blackburn,C.C.[2007]“竞争模型中的多重混合吸引子”,J.Biol。第1王朝,347-362年·Zbl 1284.92108号
[6] Dana,S.K.[2001]“约瑟夫森结的混沌动力学”,IEEE Trans。电路系统-二: 实验简报53,1031-1034。
[7] Dana,S.K.[2006]“约瑟夫森结的尖峰和爆裂”,IEEE Trans。电路系统-一: 基金。第48号申请,990-996。
[8] Dana,S.K.、Roy,P.K.,Sethia,G.C.、Sen,A.和Sengupta,D.C.[2006]“通过外部强迫控制RCL分流Josephson结中的混沌和同步”,IEE程序。电路开发系统153453-460。
[9] Dawson,S.P.,Grebogi,C.,Yorke,J.A.,Kan,I.&Kocak,H.[1992]“反单调性:周期双重级联的不可避免逆转”,《物理学》。莱特。A162249-254。
[10] Dudkowski,D.、Jafari,S.、Kapitaniak,T.、Kuznetsov,N.V.、Leonov,G.A.和Prasad,A.[2016]“动力系统中的隐藏吸引子”,《物理学》。众议员A Rev.Sec.Phys。第637页,第1-50页·Zbl 1359.34054号
[11] Foss,J.、Longtin,A.、Mensour,B.和Milton,J.[1996]“多稳定性和延迟循环”,《物理学》。修订稿76708-711。
[12] Grebogi,C.、Ott,E.和Yorke,J.A.[1983]“混沌吸引子和瞬态混沌的危机、突变”,《物理学》D7,181-200·Zbl 0561.58029号
[13] Gross,R.,Marx,A.&Deppe,F.[2016]应用超导:约瑟夫森效应和超导电子学(德格鲁伊特教科书)。
[14] Guckenheimer,J.&Holmes,P.[1997]非线性振动,动力学系统和向量场分岔,更正件第5版。(Springer)。
[15] Hassard,B.[1978]“鱿鱼巨轴突Hodgkin-Huxley模型周期解的分歧”,J.Theor。生物71,401-420。
[16] Hassard,B.和Wan,Y.[1978]“从中心流形理论导出的分支公式”,J.Math。分析。申请63297-312·Zbl 0435.34034号
[17] Hens,C.R.、Banerjee,R.、Feudel,U.和Dana,S.K.[2012]“如何在耦合动力系统中获得极端多稳态”,《物理学》。修订版E85,035202。
[18] Huberman,B.A.,Crutchfield,J.P.&Packard,N.H.[1980]“约瑟夫森结中的噪声现象”,应用。物理学。信函37750-752。
[19] Innocenti,G.和Genesio,R.[2009],“关于Hindmarsh-Rose神经元中混沌尖峰爆发过渡的动力学”,Chaos19,023124。
[20] Jafari,S.&Sprott,J.C.[2013]“具有线平衡的简单混沌流”,《混沌Solit》。分形5679-84·Zbl 1355.37056号
[21] Jafari,S.、Sprott,J.C.和Nazarimehr,F.[2015]“隐藏吸引子的最新示例”,《欧洲物理学》。J.专题2241469-1476。
[22] Josephson,B.D.[1962]“超导隧道中可能的新效应”,《物理学》。第1部分,251-253·Zbl 0103.23703号
[23] Kanasugi,A.、Morisue,M.、Noguchi,M.,Yamadaya,M.&Furukawa,H.[1996]“约瑟夫逊电路中的振荡模式及其在数字系统中的应用”,IEICE Trans。电子。E79-C1206-1212。
[24] Kengne,J.、Chedjou,J.C.、Kom,M.、Kyamakya,K.和Kamdoum,V.T.[2014]“两个耦合van der Pol振荡器系统中的正则振荡、混沌和多稳态:数值和实验研究”,Nonlin。第76、111932页。
[25] Kengne,J.、Njitacke,Z.T.、Kamdoum,V.T.和Nguomkam Negou,A.[2015]“基于忆阻器的Shinriki电路中的周期性、混沌和多重吸引子”,Chaos25103-126·Zbl 1374.94910号
[26] Kengne,J.,Njitacke,Z.T.&Fotsin,H.B.[2016]“具有多吸引子的简单自治jerk系统的动力学分析”,Nonlin。第83、751-765页。
[27] Kingni,S.T.,Kuiate,G.F.,Kengne,R.,Tchitnga,R.&Woafo,P.【2017】“非平衡线性阻容电感分流结模型的分析、动力学、同步及其在分数阶形式数字密码学中的应用”,Complexity2017,4107358-1-12·Zbl 1377.93116号
[28] Kleiner,R.、Muller,P.、Kohlstedt,H.、Pedersen,N.F.和Sakai,S.[1994]《约瑟夫森耦合层状结构的动力学行为》,《物理学》。版次B50,3942-3952。
[29] Kornev,V.K.和Arzumanov,A.V.[1998]“某些锁相多结系统的约瑟夫逊结振荡光谱线宽”,J.Phys。IV Colloq.8,279-282。
[30] Li,C.,Sprott,J.C.,Hu,W.&Xu,Y.[2017]“自生混沌系统中的无限多稳定性”,《国际分岔与混沌》271750160-111·Zbl 1383.37026号
[31] Li,C.&Sprott,J.C.[2014]“Lorenz系统中的多重稳定性:一只破碎的蝴蝶”,《国际分歧与混沌》241450131-1-7·Zbl 1302.34015号
[32] Li,C.&Pehlivan,I.[2015]“一种诞生于双稳态的新型四翼奇怪吸引子”,IEICE Electron。实验12,1-12。
[33] Likharev,K.K.[1986]约瑟夫森结和电路动力学(Gordon and Breach,NY)。
[34] Lorenz,E.N.[1963]“确定性非周期性流动”,大气杂志。科学.20,130-141·Zbl 1417.37129号
[35] Ma,J.,Zhou,P.,Ahmad,B.,Ren,G.&Wang,C.[2018]“记忆电阻器连接的RCL分路结耦合激波电路中的混沌和多滚动吸引子”,PLoS ONE13,0191120。
[36] Malashchenko,T.、Shilnikov,A.和Cymbalyuk,G.[2011]“水蛭心脏中间神经元模型中爆发和沉默状态的双稳态”,《物理学》。修订版E84,041910。
[37] Marin,B.、Barnett,W.H.、Doloc-Mihu,A.、Calabrese,R.L.和Cymbalyuk,G.S.[2013]“静息状态多稳态和模型神经元数据库突发的高流行率”,《公共科学图书馆·计算》。生物学9,1-12。
[38] Marmillot,P.,Kaufman,M.&Hervagault,J.F.[1991]“三个细胞的圆形和线性阵列中的多稳态和耗散结构”,《化学杂志》。物理95,1206-1214。
[39] Megam,B.,Fotsin,H.B.,Loudop,P.,Kamdoum,V.T.&Cerdeira,H.A.[2016]“扩展Hindmarsh-Rose神经元振荡器中的分叉和多稳态”,混沌-Solit。分形85,151-163·Zbl 1355.34078号
[40] Nana,B.,Yamgoué,S.B.,Tchitnga,R.&Woafo,P.[2015]“铁磁芯电感的简单数学模型和实验验证”,《美国电气杂志》。电子。工程3,29-36。
[41] Nana,B.,Yamgoué,S.B.,Tchitnga,R.&Woafo,P.[2018]“电动理发器动力学建模”,《混沌孤岛》。分形112,14-23。
[42] Newhouse,V.L.[2012]应用超导,第1版(Elsevier)。
[43] Nguimdo,R.M.,Tchitnga,R.&Woafo,P.[2013]“耦合最简单混沌两分量电子电路的动力学及其在随机比特生成中的潜在应用”,Chaos23,043122。
[44] Nguomkam Negou,A.和Kengne,J.[2019],“对称性和非线性可平滑调节的独特冲击系统的动态分析:倍周期、偏置增强和共存分岔的逆转”,国际电子杂志。Commun公司。(AE U)90,1-19。
[45] Njitacke,Z.T.,Kengne,J.,Fotsin,H.B.,Nguomkam Negou,A.&Tchiotsop,D.[2016]“新型记忆二极管bidge电路中多吸引子共存和通向混沌的危机路径”,混沌孤岛。分形91,180-197·Zbl 1343.34115号
[46] Njitacke,Z.T.&Kengne,J.[2018]“具有非线性突触权重的4D Hopfield神经网络(HNNs)的复杂动力学:多吸引子和重新融合Feigenbaum树的共存”,国际电子杂志。Commun公司。(AE U)93,242-252。
[47] Patel,M.S.、Patel,U.、Sen,A.、Sethia,G.C.、Hens,C.、Dana,S.K.、Feudel,U.、Showalter,K.、Ngonghala,C.N.和Amritkar,R.E.【2014】“两个耦合Rössler振荡器的电子系统中极端多稳态的实验观测,”Phys。修订版E89,022918。
[48] Salam,F.M.A.和Sastry,S.S.[1985]“强迫约瑟夫森结电路的动力学:混沌区域”,IEEE Trans。电路系统32,784-796·兹伯利0588.58058
[49] Scott,A.C和Petraglia,A.[1996],“堆叠Joesphson结上的通量相互作用”,《物理学》。莱特。A211,161-167·Zbl 1060.82528号
[50] Segel,L.A.[1998]“免疫学中的多重吸引物:理论和实验”,《生物物理》。化学72,223-230。
[51] Seleznev,E.P.和Stankevich,N.V.[2019]“具有受控外力相位的非自治振荡器的复杂动力学”,《技术物理学》。第45、57-60页。
[52] Shilnikov,A.和Cymbalyuk,G.[2005]“通过蓝天灾难在神经元模型中的强直尖峰和爆发之间的转换”,《物理学》。修订版Lett.94048101。
[53] Shoji,A.[1996]“约瑟夫森-MOS混合器件技术”,Proc。第十五交响曲。《未来电子器件》,第182页。
[54] Sprott,J.C.和Li,C.[2014]“关于如何在耦合动力系统中获得极端多稳态的评论”,《物理学》。版本E89066901。
[55] Sprott,J.C.&Hoover,W.G.[2017]“具有非线性阻尼的谐振子”,《国际分岔与混沌》271730037-1-19·Zbl 1381.34055号
[56] Strogatz,S.H.[2018]非线性动力学和混沌及其在物理、生物、化学和工程中的应用(CRC出版社)。
[57] Tang,Y.X.,Khalaf,A.J.M.,Rajagopal,K.,Pham,V.T.,Jafari,S.&Tian,Y.[2018]“一种新的非线性振荡器,具有无限数量共存的隐藏和自激吸引子”,中国物理学。B27,040502。
[58] Tchitnga,R.,Fotsin,H.B.,Nana,B.,Fotso,P.H.L.&Woafo,P.[2012]“哈特利振荡器:最简单的混沌双元件电路”,混沌孤子。第45、306-313段。
[59] Tchitnga,R.,Nanfa'a,R.Z.,Pelap,F.B.,Loudop,P.&Woafo,P.[2017]“对简单的先验非混沌电路中基于Op-Amp的混沌振动通用负电阻的新型高频解释”,J.Vibr。第23页,744-751。
[60] Thompson,J.M.T.,Stewart,H.B.&Ueda,Y.[1994]“耗散动力系统中的安全、爆炸和危险分岔”,《物理学》。修订版E491019-1027。
[61] Venkatasubramanian,V.&Ji,W.[1999]“基本电力系统模型中四种不同吸引子的共存”,IEEE Trans。电路系统-I46,405-409。
[62] Wei,Z.、Moroz,I.、Sprott,J.C.、Akgul,A.和Zhang,W.[2017]“自激单极圆盘发电机中的隐藏超混沌和电子电路应用”,Chaos27,1-10·Zbl 1390.34159号
[63] Whan,C.B.&Lobb,C.J.[1996]“RCL分流约瑟夫森隧道结的复杂动力学行为”,《物理学》。版本E53,405-413。
[64] Wiesenfeld,K.&Moss,F.[1995]“随机共振和噪音的好处:从冰河时代到小龙虾和SQUID”,《自然》373,33-36。
[65] Wolf,A.、Swift,J.B.、Swinney,H.L.和Wastano,J.A.[1985]“从时间序列中确定Lyapunov指数”,《物理学》D16,285·Zbl 0585.58037号
[66] Yang,Q.&Bai,M.【2017】“一个基于改进广义Lorenz系统的新5D超混沌系统,”Nonlin。Dyn.88189-221·Zbl 1373.34075号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。