Sincronização de um oscilador eletrônico caótico com uma superposição de sinais de osciladores idênticos
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE |
Texto Completo: | http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/8590 |
Resumo: | An experimental and numerical study of chaos synchronization was carried out between multiple nonlinear oscillators driving a receiving nonlinear oscillator. The main result this study was obtained through unidirectional additive coupling. In this condition the drivers do not interact with each other and do not receive any signal from the receiving oscillator. Thus, we ensure that the drive signals are passed only to the receiver. In describing the steps that led to these observations, we initially presented some fundamental concepts of synchronization between chaotic oscillators and reported some of our initial investigations in which we reproduced results from the literature, which demonstrate some types of synchronism, for example, complete synchronization, delayed synchronization, etc. We present a particular non-linear system, the Gauthier-Bienfang (G-B) system, which we use most frequently in this work. We build G-B type oscillators, characterize their dynamics and perform couplings between two oscillators, in the drive-receiver configuration. Using such a configuration we were able to observe complete and intermittent synchronization. Through the statistical analysis of the events of desynchronization we verify the existence of extreme events of the Dragon-King type. The reproduction of these results from the literature demonstrates that the chaotic oscillators that we built for this work present the expected functioning, giving us confidence to proceed with original investigations. Through numerical calculations and experimental realization of the coupling configuration with more than one director oscillator coupled to the receiving oscillator, we show that a chaotic oscillator synchronizes with a signal that is a linear combination of signals with partial information of the director oscillators. In addition, we demonstrate analytically the convergence of the synchronism of a G-B oscillator to the sum signal when we increase the number of drivers, with ever lower coupling levels. We also investigated this behavior with another nonlinear system, the Lorenz system. Numerically we show the convergence of the trajectory of a Lorenz receiver oscillator to the trajectory of the linear combination of the drivers. The quality of this synchronization has also been shown to increase with the increase in the number of coupled oscillators, for each coupling level. These results, in which a non-linear oscillator synchronizes with a sum signal, open perspectives for investigations of complex coupled network systems. |
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ORIÁ, Marcos CésarMARTINS, Weliton SoaresOLIVEIRA JUNIOR, Gilson Francisco deMORAES, Fernando Jorge Sampaiohttp://lattes.cnpq.br/1963952850632474SILVA, Robson Vieira2022-04-29T14:38:06Z2021-02-26SILVA, Robson Vieira. Sincronização de um oscilador eletrônico caótico com uma superposição de sinais de osciladores idênticos. 2021. 118 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Cabo de Santo Agostinho.http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/8590An experimental and numerical study of chaos synchronization was carried out between multiple nonlinear oscillators driving a receiving nonlinear oscillator. The main result this study was obtained through unidirectional additive coupling. In this condition the drivers do not interact with each other and do not receive any signal from the receiving oscillator. Thus, we ensure that the drive signals are passed only to the receiver. In describing the steps that led to these observations, we initially presented some fundamental concepts of synchronization between chaotic oscillators and reported some of our initial investigations in which we reproduced results from the literature, which demonstrate some types of synchronism, for example, complete synchronization, delayed synchronization, etc. We present a particular non-linear system, the Gauthier-Bienfang (G-B) system, which we use most frequently in this work. We build G-B type oscillators, characterize their dynamics and perform couplings between two oscillators, in the drive-receiver configuration. Using such a configuration we were able to observe complete and intermittent synchronization. Through the statistical analysis of the events of desynchronization we verify the existence of extreme events of the Dragon-King type. The reproduction of these results from the literature demonstrates that the chaotic oscillators that we built for this work present the expected functioning, giving us confidence to proceed with original investigations. Through numerical calculations and experimental realization of the coupling configuration with more than one director oscillator coupled to the receiving oscillator, we show that a chaotic oscillator synchronizes with a signal that is a linear combination of signals with partial information of the director oscillators. In addition, we demonstrate analytically the convergence of the synchronism of a G-B oscillator to the sum signal when we increase the number of drivers, with ever lower coupling levels. We also investigated this behavior with another nonlinear system, the Lorenz system. Numerically we show the convergence of the trajectory of a Lorenz receiver oscillator to the trajectory of the linear combination of the drivers. The quality of this synchronization has also been shown to increase with the increase in the number of coupled oscillators, for each coupling level. These results, in which a non-linear oscillator synchronizes with a sum signal, open perspectives for investigations of complex coupled network systems.Um estudo experimental e numérico de sincronização caótica foi realizado entre múltiplos osciladores não lineares acoplados a um oscilador não linear receptor. O principal resultado deste estudo foi obtido através do acoplamento aditivo unidirecional. Nesta condição os osciladores diretores não interagem entre si e não recebem nenhum sinal do oscilador receptor. Assim, garantimos que os sinais de acoplamento sejam transmitidos apenas ao receptor. Ao descrever as etapas que levaram a essas observações, inicialmente, apresentamos alguns conceitos fundamentais de sincronização entre osciladores caóticos e relatamos algumas de nossas investigações iniciais nas quais reproduzimos resultados da literatura, que demonstram alguns tipos de sincronismo, por exemplo, sincronização completa, sincronização atrasada, etc. Apresentamos um sistema não-linear específico, o sistema Gauthier-Bienfang (GB), que usamos com mais frequência neste trabalho. Construímos osciladores do tipo G-B, caracterizamos sua dinâmica e realizamos acoplamentos entre dois osciladores, na configuração diretor-receptor. Usando essa configuração, pudemos observar sincronização completa e intermitente. Através da análise estatística dos eventos de dessincronização verificamos a existência de eventos extremos do tipo Dragão-Rei. A reprodução desses resultados da literatura demonstra que os osciladores caóticos que construímos, para este trabalho, apresentam o funcionamento esperado, dando-nos confiança para prosseguir com investigações originais. Por meio de cálculos numéricos e realizações experimentais da configuração de acoplamento com mais de um oscilador diretor acoplado ao oscilador receptor, mostramos que um oscilador caótico sincroniza com um sinal que é uma combinação linear de sinais com informações parciais dos osciladores diretores. Além disso, demonstramos analiticamente a convergência do sincronismo de um oscilador G-B para o sinal soma quando aumentamos o número de osciladores diretores, com níveis de acoplamento cada vez menores. Também investigamos esse comportamento com outro sistema não-linear, o sistema de Lorenz. Numericamente mostramos a convergência da trajetória de um oscilador receptor Lorenz para a trajetória da combinação linear dos diretores. A qualidade dessa sincronização também melhora com o aumento do número de osciladores acoplados, para cada nível de acoplamento. Esses resultados, em que um oscilador não-linear sincroniza com um sinal soma, abrem perspectivas para investigações de sistemas de redes complexas com acoplamento.Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2022-04-29T14:38:06Z No. of bitstreams: 1 Robson Vieira Silva.pdf: 10434070 bytes, checksum: eb4c6630ed6d93509434a8a1ffd87f4e (MD5)Made available in DSpace on 2022-04-29T14:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Robson Vieira Silva.pdf: 10434070 bytes, checksum: eb4c6630ed6d93509434a8a1ffd87f4e (MD5) Previous issue date: 2021-02-26application/pdfporUniversidade Federal Rural de PernambucoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia FísicaUFRPEBrasilUnidade Acadêmica do Cabo de Santo AgostinhoSincronizaçãoOscilador eletrônicoSuperposição de sinalAcoplamentoENGENHARIASSincronização de um oscilador eletrônico caótico com uma superposição de sinais de osciladores idênticosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis-761962378915184685860060060014368776284275036114518971056484826825info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPEinstname:Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE)instacron:UFRPEORIGINALRobson Vieira Silva.pdfRobson Vieira Silva.pdfapplication/pdf10434070http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/bitstream/tede2/8590/2/Robson+Vieira+Silva.pdfeb4c6630ed6d93509434a8a1ffd87f4eMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82165http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/bitstream/tede2/8590/1/license.txtbd3efa91386c1718a7f26a329fdcb468MD51tede2/85902022-04-29 11:38:06.803oai:tede2: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede/PUBhttp://www.tede2.ufrpe.br:8080/oai/requestbdtd@ufrpe.br ||bdtd@ufrpe.bropendoar:2024-05-28T12:37:11.105757Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE - Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE)false |
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