Главная > ЗНАКОМСТВО С НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКОЙ (В.С.Анищенко)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

После восстановления фазового портрета аттрактора ДС любым из вышеперечисленных методов может быть решена задача реконструкции оператора эволюции. Наиболее простой способ для этого – создать $n$ мерное дискретное отображение
\[
\begin{array}{l}
x_{1, i+1}=F_{1}\left(x_{1, i}, x_{2, i}, \ldots, x_{n, i}\right), \\
\ldots \ldots \ldots \\
x_{n, i+1}=F_{n}\left(x_{1, i}, x_{2, i}, \ldots, x_{n, i}\right),
\end{array}
\]

где $x_{j, i}$ – координаты вектора состояния, рассмотренного в моменты времени $i \Delta t, F_{j}$ – нелинейные функции.

В рамках алгоритма глобальной реконструкции для получения конкретного вида эволюционного оператора функции $F_{j}, j=1, \ldots, n$ представляют в виде разложения по некоторому базису, ограничиваясь при этом конечным числом членов разложения. В простейшем случае задание $F_{j}$ может осуществляться полиномами некоторой степени $
u$ :
\[
F_{j}\left(\vec{x}_{i}\right)=\sum_{l_{1}, l_{2}, \ldots, l_{n}=0}^{
u} C_{j, l_{1}, l_{2}, \ldots, l_{n}} \prod_{k=1}^{n} x_{k, i}^{l_{k}}, \quad \sum_{k=1}^{n} l_{k} \leqslant
u
\]

где $C_{j, l_{1}, l_{2}, \ldots, l_{n}}$ – неизвестные коэффициенты, которые требуется найти. Для аппроксимации могут применяться полиномы Лежандра, либо может использоваться более сложная методика. Для задания $F_{j}$ мы ограничимся формулой (9.9).

Система уравнений (9.8) допускает запись для любого номера $i$. Для нахождения коэффициентов (9.9) необходимо решить систему $N$ линей-

ных алгебраических уравнений
\[
x_{j, i+1}=\sum_{l_{1}, l_{2}, \ldots, l_{n}=0}^{
u} C_{j, l_{1}, l_{2}, \ldots, l_{n}} \prod_{k=1}^{n} x_{k, i}^{l_{k}}, \quad i=1, \ldots, N
\]

с неизвестными $C_{j, l_{1}, \ldots, l_{n}}$, в которой $N$ – число точек скалярного временного ряда, используемых для аппоксимации правых частей, $
u-$ степень полинома.

При заданных $n$ и $
u$ число коэффициентов $K$ полиномов (9.9) в общем случае может быть определено по формуле $K=(n+
u) ! /(n !
u !)$. Как правило, $N \gg K$, поэтому для конкретизации эволюционного оператора система уравнений (9.10) решается методом наименьших квадратов. Получающаяся математическая модель является громоздкой, но при условии удачного выбора общего вида нелинейных функций ее peшение воспроизводит сигнал с высокой степенью точности.

Аналогичным образом можно реконструировать не только дискретные отображения, но и математические модели в виде системы ОДУ 1-го порядка:
\[
\begin{aligned}
\frac{d x_{1}}{d t} & =F_{1}\left(x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n}\right), \\
\cdots \cdots & \cdots \ldots \ldots \\
\frac{d x_{n}}{d t} & =F_{n}\left(x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n}\right) .
\end{aligned}
\]

Смысл функций в правых частях тот же, что и ранее. Так как на первом этапе алгоритма была осуществлена реконструкция фазовой траектории, это значит, что все $x_{i}$ известны: следовательно, можно определить производные от них. Поэтому (9.11) снова есть ни что иное, как система линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных коэффициентов.

Если в качестве способа задания вектора состояния в фазовом пространстве используется метод последовательного дифференцирования, то математическую модель можно восстановить в более простом виде
\[
\frac{d x_{1}}{d t}=x_{2}, \frac{d x_{2}}{d t}=x_{3}, \ldots, \frac{d x_{n}}{d t}=f\left(x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n}\right)
\]

в силу того, что взаимосвязь между координатами однозначно задается равенством (9.7).

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru