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具有两个外周期强迫项的三次五次Duffing-van der Pol方程的解析近似解:稳定性分析。 (英文) Zbl 1524.34113号

小结:鉴于其在工程、电子、物理、化学和生物等领域的潜在应用,本研究应用多种技术实现了三次五次Duffing-van der Pol方程的解析近似解和数值解。该方程是一个具有五次非线性的二阶常微分方程,包含两个外周期强迫项。得到了包含长期项的经典近似解。不幸的是,这种传统方法不能使我们忽视这些长期术语。此外,结合扩展频率的概念,获得了有界近似解。利用同伦摄动方法获得给定系统的人工频率近似解。在平衡点附近,对于自治系统,实现了线性化稳定性。此外,在非自治系统的情况下,通过多个时间尺度,结合共振和非共振情况进行了稳定性分析。进行数值计算,以图形方式演示扰动解以及稳定性/不稳定性区域。通过三步有限差分格式推导了初边值问题的各种数值解。绘制并讨论这些图,以显示解决方案的混沌性质。

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34C60个 常微分方程模型的定性研究与仿真
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Anjum,N。;J.H.、He.、。,N/MEMS振荡器的同伦摄动法,J.Math。方法应用。科学。(2020),出版中
[2] 巴永,L。;阿尤索,P.F。;格劳,J.M。;鲁伊斯,M.M。;Suárez,P.M.,《酶反应中的不可逆线性路径:使用同伦微扰法的分析溶液》,J.Math。化学。,58, 273-291 (2020) ·Zbl 1432.92042号
[3] Chandrasekhar,V.K。;Senthilvelan,M。;Lakshmanan,M.,无力Duffing-van der Pol振荡器和相关非线性系统可积性的新方面,J.Phys。A: 数学。将军,37,16,4527-4534(2004年)·Zbl 1069.34055号
[4] Cherevko,A.A。;Bord,E.E。;Khe,A.K。;Panarin,V.A。;Orlov,K.J.,描述局部脑血流动力学的Van der Pol Duffing方程的解行为分析,J.Phys。Conf.序列号。,894,第012012条,第(2017)页,(6页)
[5] El-Dib,Y.O。;G.M,E.E.,Moative关于同伦扰动的耦合和奇异非线性微分方程精确解的Frobeninus方法,非线性科学。莱特。A、 9、3、220-230(2018)
[6] Feng,Z.,Duffing-van der pol型振荡器系统,美国数学研究所。科学。,7, 6, 1231-1257 (2014) ·Zbl 1308.34004号
[7] Fodjoung,G.J。;Fotsin,H.B。;Woafo,P.,《使用观测器设计同步带偏置项的改进型van der Pol-Duffing振荡器:安全通信的应用》,Phys。Scr.、。,75, 5 (2007) ·Zbl 1117.37018号
[8] 乔治耶夫,Z.D。;乌祖诺夫,I.M。;Todorov,T.G.,由扰动双阱Duffing方程描述的振子系统的分析与综合,非线性动力学。,94, 57-85 (2018) ·Zbl 1412.34149号
[9] He,J.H.,同伦微扰技术,计算。方法应用。机械。工程,178257-262(1999)·Zbl 0956.70017号
[10] He,J.H.,非线性问题的同伦技术和摄动技术的耦合方法,国际非线性力学杂志。,35, 1, 37-43 (2000) ·Zbl 1068.74618号
[11] He,J.H.,同伦摄动法:一种新的非线性分析技术,应用。数学。计算。,135, 1, 73-79 (2003) ·Zbl 1030.34013号
[12] He,J.H.,不连续非线性振子的同伦摄动方法,应用。数学。计算。,151, 1, 287-292 (2003) ·Zbl 1039.65052号
[13] He,J.H.,延迟微分方程的周期解和分岔,Phys。莱特。A、 347、4-6、228-230(2005)·Zbl 1195.34116号
[14] He,J.H.,《越简单越好:非线性振荡器和分数阶振荡器的分析方法》,J.低频噪声可控震源。行动。控制,38,3-4,1252-1260(2019)
[15] He,J.H。;Jin,X.,《纳米级可变形管中毛细管振荡器的分析方法简评》,数学。方法应用。科学。(2020)
[16] Kudryashov,N.A.,Duffing-Van der Pol方程的精确解和可积性,Regul。混乱的Dyn。,23, 4, 471-479 (2018) ·Zbl 1425.34105号
[17] 李福清。;Nadeem,M.,《浅水波非线性振动的He-Laplace方法》,J.低频噪声可控震源。行动。控制,38,3-4,1305-1313(2019)
[18] H.K.Mishra,A.Nagar,线性和非线性偏微分方程的He-Laplace方法,J.Appl。数学。2012年文章ID180315,16页·兹比尔1251.65146
[19] Moative,G.M.,《光滑垂直旋转抛物线上的滑动珠:稳定性配置》,科威特科学杂志。,47, 2, 18-33 (2020) ·Zbl 1463.70001号
[20] Moative,G.M.,参数Duffing振子的稳定性分析,J.Eng.Mech。,146,5,第0502001条pp.(2020),13页
[21] S.S.Motsa,P.Sibanda,关于使用线性化方法求解Van der Pol和Duffing方程的注释,《工程中的数学问题》,2012年,文章编号693453,10页·Zbl 1264.34068号
[22] 穆克吉,S。;罗伊,B。;Dutta,S.,用微分变换方法求解Duffing-van der Pol振子方程,物理学。Scr.、。,83, 1 (2010) ·Zbl 1317.34062号
[23] Nadeem,M。;Li,F.Q.,非线性振动系统和非线性波动方程的He-Laplace方法,J.低频噪声可控震源。行动。控制,38,3-4,1060-1074(2019)
[24] Nayfeh,A.H。;Mook,D.T.,《非线性振荡》(1979),Wiley-Interscience:Wiley-Interscience纽约·兹比尔0418.70001
[25] Prakash,J。;Kothandapani,M。;Bharath,V.,使用改进的He-Laplace方法对非线性分数阶微分差分方程进行数值逼近,亚历山大工程杂志,55,45-651(2016)
[26] Shi,Y.,带两个外力项的duffing-van der pol方程中的复杂动力学和混沌控制,国际数学杂志。工程应用。,9、III、197-210(2015)
[27] 苏勒曼,M。;卢·D。;Yue,C。;Rahman,J。;Anjum,N.,振动方程一般非线性周期孤立解的He-Laplace方法,J.低频噪声振动。行动。控制,38,3-4,297-1304(2019)
[28] Wei,C.,使用He-Laplace分解方法求解时空分数阶Fitzhugh-Nagumo方程,Therm。科学。,22, 4, 1723-1728 (2018)
[29] 于。,D.-N。;He,J.H。;Garcia,A.G.,《非线性振荡器的带辅助参数的同伦摄动法》,J.低频噪声可控震源。行动。控制,38,3-4,1540-1554(2019)
[30] Zuniga,A.E.,立方五次Duffing振子的精确解,应用。数学。型号。,37, 2574-2579 (2013) ·Zbl 1349.34001号
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