Mackey-Glass系统中的共振现象研究

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本论文研究了Mackey-Glass系统中的共振现象。第一章对随机共振、共振抑制和共振激发的研究背景及现状和弛豫时间分别作了简要的介绍;第二章阐述了非线性系统中的随机共振、共振抑制和共振激发的研究方法和弛豫时间的计算方法;第三章研究了确定性情形下的Mackey-Glass系统中的动力学行为;第四章的内容,是本人所做的研究工作:随机性情形下的Mackey-Glass系统中的随机动力学行为。Mackey-Glass系统是一个典型的时滞双稳系统,我们运用随机模拟的方法分别研究了此系统的功率谱及其品质因素,平均首通时间和弛豫时间,得到了一系列的研究结果:(1)我们研究了在加性噪声驱动和时间延迟下的Mackey-Glass系统的类随机共振和类共振抑制现象。(i)当系统被一个弱周期性信号驱动时,系统功率谱的品质因素在较小的加性噪声条件下随延迟时间变化出现一个最大值,即一种类随机共振现象。随着加性噪声强度的增加,极值逐渐消失且功率谱的品质因素随延迟时间单调下降。(ii)当加性噪声强度较小的时候,系统的平均首通时间随着延迟时间变化显示出一个峰值,即一种类共振抑制现象。然而,当噪声强度越来越大的时候,这种非单调性行为消失。(2)通过数值计算系统平均首通时间,我们研究了关联的乘性噪声和加性噪声驱动下的时滞Mackey-Glass系统中的共振现象。(i)当乘性和加性噪声之间的噪声关联强度λ>0的时候,平均首通时间随乘性噪声强度的变化出现一个谷和一个峰值,而当λ≤0的时候,平均首通时间则单调下降。(ii)无论噪声关联强度λ是正的还是负的,在固定的乘性和加性噪声强度下,平均首通时间随延迟时间的变化出现了一个极大值,即,一种类共振抑制现象。(iii)当其他的噪声参数和延迟时间不变时,在平均首通时间随噪声关联强度λ变化的曲线上有一个极小值,即,一种共振激发现象。(3)我们随机模拟了时滞Mackey-Glass系统在关联的乘性噪声和加性噪声共同驱动下的弛豫时间。研究发现:(i)在加性噪声强度等于乘性噪声强度的时候,系统中出现关于噪声关联强度临界现象。在取某几个噪声关联强度时,系统的弛豫时间随延迟时间变化出现了一个临界现象,且有两个对称的临界点。即在噪声关联强度取临界点的值的时候,弛豫时间随延迟时间的变化几乎是一条水平直线,在取临界点的值两边,则出现了两种相反的单调行为。(ii)而在加性噪声强度和乘性噪声强度不相等的时候,这种临界现象并不存在。(iii)在加性噪声强度等于乘性噪声强度的时候,临界点的值随着加性噪声强度或者乘性噪声强度变化而变化,出现了两条对称的曲线。即当两种噪声强度同时增大的时候,临界点的位置越来越接近λ=土1;反之,临界点的值越来越接近λ=0。
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