Bifurcation and Synchronization in Parametrically Forced Systems

par Hironori Kumeno

Thèse de doctorat en Systèmes Automatiques

Sous la direction de Danièle Fournier-Prunaret et de Yoshifumi Nishio.

Le président du jury était Rene Lozi.

Le jury était composé de Danièle Fournier-Prunaret, Yoshifumi Nishio, Masaki Hashizume, Ina Taralova, Tetsushi Ueta.

Les rapporteurs étaient Rene Lozi, Toshimichi Saito.

  • Titre traduit

    Bifurcation et synchronisation dans des systèmes paramétriquement forcés


  • Résumé

    Dans cette thèse, nous étudions un système à temps discret de dimension N, dont les paramètres varient périodiquement. Le système de dimension N est construit à partir de n sous-systèmes de dimension un couplés symétriquement. Dans un premier temps, nous donnons les propriétés générales du système de dimension N. Dans un second temps, nous étudions le cas particulier où le sous-système de dimension un est défini à l’aide d’une transformation logistique. Nous nous intéressons plus particulièrement à la structure des bifurcations lorsque N=1 ou 2. Des zones échangeurs centrées sur des points cuspidaux sont obtenues dans le cas de courbes de bifurcation de type fold (noeud-col).Ensuite, nous nous intéressons au comportement de circuits de type Chua couplés lorsqu’un paramètre varie lui aussi périodiquement, la période étant celle d’une des variables d’état interne au système. A partir de l’étude des bifurcations du système, la non existence de cycles d’ordre impair et la coexistence de plusieurs attracteurs est mise en évidence. D’autre part, on peut mettre en évidence la coexistence de différents attracteurs pour lesquels les états de synchronisation sont distincts. Le cas continu est comparé avec le cas discret. Des phénomènes tout à fait similaires sont obtenus. Il est important de noter que l’étude d’un système à temps discret est plus facile et plus rapide que celle d’un système à temps continu. L’étude du premier système permet donc d’avoir des informations sur ce qui peut se produire dans le cas continu. Pour terminer, nous analysons le comportement d’un autre système couplé à temps continu, basé lui aussi sur le circuit de Chua, mais pour lequel la commutation qui contrôle la variation du paramètre s’effectue différemment du premier système. Ce type de commutation génère une augmentation du nombre d’attracteurs


  • Résumé

    In this thesis, we propose a N-dimensional coupled discrete-time system whose parameters are forced into periodic varying, the N-dimensional system being constructed of n same one-dimensional subsystems with mutually influencing coupling and also coupled continuous-time system including periodically parameter varying which correspond to the periodic varying in the discrete-time system.Firstly, we introduce the N-dimensional coupled parametrically forced discrete-time system and its general properties. Then, when logistic maps is used as the one-dimensional subsystem constructing the system, bifurcations in the one or two-dimensional parametrically forced logistic map are investigated. Crossroad area centered at fold cusp points regarding several order cycles are confirmed.Next, we investigated behaviors of the coupled Chua's circuit whose parameter is forced into periodic varying associated with the period of an internal state value. From the investigation of bifurcations in the system, non-existence of odd order cycles and coexistence of different attractors are observed. From the investigation of synchronizations coexisting of many attractors whose synchronizations states are different are observed. Observed phenomena in the system is compared with the parametrically forced discrete-time system. Similar phenomena are confirmed between the parametrically forced discrete-time system and the parametrically forced Chua's circuit. It is worth noting that this facilitates to analyze parametrically forced continuous-time systems, because to analyze discrete-time systems is easier than continuous-time systems. Finally, we investigated behaviors of another coupled continuous-time system in which Chua's circuit is used, while, the motion of the switch controlling the parametric varying is different from the above system. Coexisting of many attractors whose synchronizations states are different are observed. Comparing with theabove system, the number of coexisting stable state is increased by the effect of the different switching motion


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