Σύστημα Λόρεντζ
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5b/Lorenz_attractor_yb.svg/300px-Lorenz_attractor_yb.svg.png)
Πρότυπο Λόρεντζ
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Από μαθηματική άποψη,
Δυναμικό διαφορικό σύστημα Λόρεντζ
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Αυτό
όπου
Συχνά υποθέτουμε
Σημεία ισορροπίας
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]τ ο σταθερό σημείο (0, 0, 0) υπάρχει ανεξάρτητα από τις τιμέςτ ω ν πραγματικών παραμέτρωνσ ,ρ κ α ι β . Είναι σταθερό όταν (σύγκλισησ τ η ν κατάσταση ηρεμίας, χωρίς συναγωγή), ασταθές διαφορετικά (συναγωγή) ,τ α δύο συμμετρικά σταθερά σημείακ α ι υπάρχουν μόνογ ι α τ η ν . Ανάλογαμ ε τις τιμέςτ ω ν σ κ α ι ρ , είναι σταθερές (σταθερή συναγωγή) ή ασταθείς (περιοδικά κυμαινόμενη συναγωγή ή χαοτική).
Περιγραφή
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Πράγματι, όταν
-
ρ = 28,σ = 10,β = 8/3 -
ρ = 28 -
ρ = 15 -
Κινούμενη εικόνα
τ ο υ ρ = 0 ως 28
Παραλλαγές
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Προκειμένου
Ανάλυση
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e5/Lorenz_system_in_Julia.gif/437px-Lorenz_system_in_Julia.gif)
Προσομοίωση σ τ ο Julia
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]using Plots
# define the Lorenz attractor
@kwdef mutable struct Lorenz
dt::Float64 = 0.02
σ ::Float64 = 10
ρ ::Float64 = 28
β ::Float64 = 8/3
x::Float64 = 2
y::Float64 = 1
z::Float64 = 1
end
function step!(l::Lorenz)
dx = l.σ * (l.y - l.x); l.x += l.dt * dx
dy = l.x * (l.ρ - l.z) - l.y; l.y += l.dt * dy
dz = l.x * l.y - l.β * l.z; l.z += l.dt * dz
end
attractor = Lorenz()
# initialize a 3D plot with 1 empty series
plt = plot3d(
1,
xlim = (-30, 30),
ylim = (-30, 30),
zlim = (0, 60),
title = "Lorenz Attractor",
marker = 2,
)
# build an animated gif by pushing new points to the plot, saving every 10th frame
@gif for i=1:1500
step!(attractor)
push!(plt, attractor.x, attractor.y, attractor.z)
end every 10
Προσομοίωση μ ε τ ο MATLAB
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]% Resolver para el intervalo de tiempo [0,100] con condiciones iniciales [1,1,1]
% ''f'' es un conjunto de ecuaciones diferenciales
% ''a'' es un arreglo que contiene variables x, y, z
% ''t'' es la variable de tiempo
sigma = 10;
beta = 8/3;
rho = 28;
f = @(t,a) [-sigma*a(1) + sigma*a(2); rho*a(1) - a(2) - a(1)*a(3); -beta*a(3) + a(1)*a(2)];
[t,a] = ode45(f,[0 100],[1 1 1]); % Solución de EDO de Runge-Kutta de 4.º/5.º orden
plot3(a(:,1),a(:,2),a(:,3))
Προσομοίωση μ ε τ ο Python
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.integrate import odeint
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
rho = 28.0
sigma = 10.0
beta = 8.0 / 3.0
def f(state, t):
x, y, z = state # Desempaqueta el vector de estado
return sigma * (y - x), x * (rho - z) - y, x * y - beta * z # Derivadas
state0 = [1.0, 1.0, 1.0]
t = np.arange(0.0, 40.0, 0.01)
states = odeint(f, state0, t)
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(projection='3d')
ax.plot(states[:, 0], states[:, 1], states[:, 2])
plt.show()
Βιβλιογραφία
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]- G.A. Leonov; N.V. Kuznetsov (2015). «On differences and similarities in the analysis of Lorenz, Chen, and Lu systems». Applied Mathematics and Computation 256: 334–343. doi: . Αρχειοθετήθηκε από
τ ο πρωτότυπο στις 2017-08-08. https://web.archive.org/web/20170808165508/http://www.ee.cityu.edu.hk/~gchen/pdf/LN2015.pdf. Ανακτήθηκε στις 2023-12-14. - Pchelintsev, A.N. (2022). «On a high-precision method for studying attractors of dynamical systems and systems of explosive type». Mathematics 10 (8): 1207. doi:. https://www.mdpi.com/2227-7390/10/8/1207/pdf.
Δημοσιεύσεις
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]- Bergé, Pierre· Pomeau, Yves· Vidal, Christian (1984). Order within Chaos: Towards a Deterministic Approach to Turbulence. New York: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-84967-4.
- Cuomo, Kevin M.; Oppenheim, Alan V. (1993). «Circuit implementation of synchronized chaos with applications to communications». Physical Review Letters 71 (1): 65–68. doi: . ISSN 0031-9007. PMID 10054374. Bibcode: 1993PhRvL..71...65C.
- Gorman, M.; Widmann, P.J.; Robbins, K.A. (1986). «Nonlinear dynamics of a convection loop: A quantitative comparison of experiment with theory». Physica D 19 (2): 255–267. doi: . Bibcode: 1986PhyD...19..255G.
- Grassberger, P.; Procaccia, I. (1983). «Measuring the strangeness of strange attractors». Physica D 9 (1–2): 189–208. doi: . Bibcode: 1983PhyD....9..189G.
- Haken, H. (1975). «Analogy between higher instabilities in fluids and lasers». :Physics Letters A 53 (1): 77–78. doi: . Bibcode: 1975PhLA...53...77H.
- Hemati, N. (1994). «Strange attractors in brushless DC motors». IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications 41 (1): 40–45. doi: . ISSN 1057-7122.
- Hilborn, Robert C. (2000). Chaos and Nonlinear Dynamics: An Introduction for Scientists and Engineers (second έκδοση). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850723-9.
- Hirsch, Morris W.· Smale, Stephen· Devaney, Robert (2003). Differential Equations, Dynamical Systems, & An Introduction to Chaos (Second έκδοση). Boston, MA: Academic Press. ISBN 978-0-12-349703-1.
- Knobloch, Edgar (1981). «Chaos in the segmented disc dynamo». Physics Letters A 82 (9): 439–440. doi: . Bibcode: 1981PhLA...82..439K.
- Kolář, Miroslav; Gumbs, Godfrey (1992). «Theory for the experimental observation of chaos in a rotating waterwheel». Physical Review A 45 (2): 626–637. doi: . PMID 9907027. Bibcode: 1992PhRvA..45..626K.
- Leonov, G.A.; Kuznetsov, N.V.; Korzhemanova, N.A.; Kusakin, D.V. (2016). «Lyapunov dimension formula for the global attractor of the Lorenz system». Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation 41: 84–103. doi: . Bibcode: 2016CNSNS..41...84L.
- Lorenz, Edward Norton (1963). «Deterministic nonperiodic flow». Journal of the Atmospheric Sciences 20 (2): 130–141. doi: . Bibcode: 1963JAtS...20..130L.
- Mishra, Aashwin; Sanghi, Sanjeev (2006). «A study of the asymmetric Malkus waterwheel: The biased Lorenz equations». Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science 16 (1): 013114. doi: . PMID 16599745. Bibcode: 2006Chaos..16a3114M.
- Pchelintsev, A.N. (2014). «Numerical and Physical Modeling of the Dynamics of the Lorenz System». Numerical Analysis and Applications 7 (2): 159–167. doi: .
- Poland, Douglas (1993). «Cooperative catalysis and chemical chaos: a chemical model for the Lorenz equations». Physica D 65 (1): 86–99. doi: . Bibcode: 1993PhyD...65...86P.
- Saltzman, Barry (1962). «Finite Amplitude Free Convection as an Initial Value Problem—I». Journal of the Atmospheric Sciences 19 (4): 329–341. doi: . Bibcode: 1962JAtS...19..329S.
- Shen, B.-W. (2015-12-21). "Nonlinear feedback in a six-dimensional Lorenz model: impact of an additional heating term". Nonlinear Processes in Geophysics. 22 (6): 749–764. doi:10.5194/npg-22-749-2015. ISSN 1607-7946.
- Sparrow, Colin (1982). The Lorenz Equations: Bifurcations, Chaos, and Strange Attractors. Springer.
- Tucker, Warwick (2002). «A Rigorous ODE Solver and Smale's 14th Problem». Foundations of Computational Mathematics 2 (1): 53–117. doi:. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s002080010018.pdf.
- Tzenov, Stephan (2014). «Strange Attractors Characterizing the Osmotic Instability». arXiv:1406.0979v1 [physics.flu-dyn].
- Viana, Marcelo (2000). «What's new on Lorenz strange attractors?». The Mathematical Intelligencer 22 (3): 6–19. doi:. https://archive.org/details/sim_mathematical-intelligencer_summer-2000_22_3/page/6.
- Lorenz, Edward N. (1960). «The statistical prediction of solutions of dynamic equations.». Symposium on Numerical Weather Prediction in Tokyo. Αρχειοθετήθηκε από
τ ο πρωτότυπο στις 2019-05-23. https://web.archive.org/web/20190523190103/http://eaps4.mit.edu/research/Lorenz/The_Statistical_Prediction_of_Solutions_1962.pdf. Ανακτήθηκε στις 2023-12-14.
Δείτε επίσης
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]- Αλγόριθμος διαμαντιού τετραγώνου
- Καμπύλη
π ο υ γεμίζειτ ο χώρο - Νιφάδα
τ ο υ Κ ο χ - Καμπύλη Χίλμπερτ
- Καμπύλη
τ ο υ δράκου - Σπόγγος
τ ο υ Μένγκερ
Παραπομπές
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]- ↑ «Σύστημα Lorenz». www.hellenicaworld.com. Ανακτήθηκε στις 13 Δεκεμβρίου 2023.
- ↑ «L'attracteur de Lorenz, paradigme du chaos - Séminaire Poincaré - CNRS» (PDF).
- ↑ Gulick, Denny (26 Απριλίου 2012). Encounters with Chaos and Fractals. CRC Press. ISBN 978-1-4665-5875-5.
- ↑ Magnit?ski?, Nikola? Aleksandrovich· Sidorov, Sergey Vasilevich (2006). New Methods for Chaotic Dynamics. World Scientific. ISBN 978-981-256-817-5.
- ↑ «Prandtl Number - an overview | ScienceDirect Topics». www.sciencedirect.com. Ανακτήθηκε στις 13 Δεκεμβρίου 2023.
- ↑ 6,0 6,1 «Rayleigh Number - an overview | ScienceDirect Topics». www.sciencedirect.com. Ανακτήθηκε στις 13 Δεκεμβρίου 2023.
- ↑ Tels que définis dans Lorenz 1963,
σ ε λ . 135. - ↑ La valeur du seuil peut dépendre des paramètres de résolution numérique du système.
- ↑ «A Rigorous ODE solver and Smale's 14th Problem». archive.wikiwix.com. Ανακτήθηκε στις 14 Δεκεμβρίου 2023.
- ↑ Grassberger, Peter; Procaccia, Itamar (1983-10-01). «Measuring the strangeness of strange attractors». Physica D: Nonlinear Phenomena 9 (1): 189–208. doi: . ISSN 0167-2789. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0167278983902981.
- ↑ J. Guckenheimer et R. F. Williams, « Structural stability of Lorenz attractors », Inst. Hautes études Sci. Publ. Math., vol. 50, 1979, p. 59-72.
|