Dynamics of Kuramoto oscillators with time-delayed positive and negative couplings
许多真实世界的分布式振荡器的例子不仅涉及时间延迟,而且在它们的网络相互作用中还涉及吸引(积极)和排斥(消极)的影响。在这里,考虑到这样的例子,我们推广的仓本模型的全球耦合振荡器的时间延迟的积极和消极的耦合,以探讨集体相位同步的影响,这种耦合。我们解析地推导出稳定的非相干态和相干态的精确解的系统参数,使我们能够精确地了解集体同步中的时间延迟和耦合的相互作用。依赖于这些参数,完全相干态,非相干态和混合态是可能的。时间延迟,尤其是在负耦合中,似乎有助于集体同步。在负耦合比正耦合强的情况下,没有时间延迟就不能实现稳定的同步状态。我们讨论了自然系统的模型和结果的影响,特别是在大脑中的神经网络系统。
2018-05-23 nlin.AO
Time delay in the Kuramoto model with bimodal frequency distribution
我们研究了一个大种群的振荡器的固有频率以下的双峰分布的时间延迟的所有到所有的耦合计划的影响。对应于同步和非相干的解决方案的参数空间的区域得到数值和解析特定的频率分布。特别是,我们发现双峰引入了一个新的时间尺度,导致在准周期性的配置区域的不相干。
2006-06-15 nlin.AO
Kuramoto model on the $D$-dimensional torus
Instituto de Física, Universidade Federal de Uberlândia(乌贝兰迪亚联邦大学物理研究所)
本文提出了一种扩展的Kuramoto模型,粒子在D维环面上运动,具有一级相变。通过多维Ott-Antonsen假设建立平均场动力学,证明同步由鞍点分岔产生,而无序态始终稳定。理论计算通过数值模拟验证。
2026-05-01 nlin.AO
Exact explosive synchronization transitions in Kuramoto oscillators with time-delayed coupling
同步通常发生在许多自然和人造系统中,从大脑中的神经元到心脏细胞到电网到约瑟夫森结阵列。耦合振荡器的同步或不同步的过渡取决于几个因素,如个别频率,耦合,相互作用的时间延迟和网络的结构-功能关系。在这里,使用一个广义的Kuramoto模型的时间延迟耦合相位振荡器与频率加权耦合,我们研究的稳定性的非相干态和相干态和过渡到或出爆炸(突然,一阶)的相位同步。我们解析地推导出在不同的时间延迟的临界耦合强度在两个方向上的增加(向前)和减少(向后)耦合强度的精确公式。我们发现,时间延迟并不影响向后的方向的过渡,但转移的耦合强度增加的向前方向的过渡。这些结果提供了宝贵的见解,我们了解的动力学机制,爆炸性同步的存在下,往往不可避免的时间延迟,目前在许多物理和生物系统。
2018-05-09 nlin.AO nlin.CD
Global attractor and asymptotic dynamics in the Kuramoto model for coupled noisy phase oscillators
我们研究了白噪声作用下耦合相位振子的仓本模型的大N极限动力学。我们引入了阴影惯性流形的概念,我们证明了它们的存在性,这个模型,支持的事实,即长期动力学的这个模型是有限维的。在此之后,我们证明了该模型的全局吸引子采取两种形式之一。当耦合强度低于临界值时,全局吸引子是一个对应于非相干态的平衡点。相反,当耦合强度超过这个临界值时,全局吸引子是一个由径向轨迹组成的二维盘,该径向轨迹将鞍形平衡(非相干态)连接到局部稳定平衡(部分同步态)的不变闭合曲线。我们的分析取决于,一方面,尖锐的存在性和唯一性的结果和它们的后果的存在性的全球吸引子,另一方面,在非相干和同步平衡附近的动力学的研究。我们特别证明了每个同步平衡的非线性稳定性,和正常的双曲性等平衡的集合。我们在数学和数值上探讨了全局吸引子的几个性质,特别是我们讨论了噪声强度降低到零时吸引子的极限。
2012-04-03 math-ph math.MP nlin.AO
Penrose method for Kuramoto model with inertia and noise
基于Penrose不稳定性分析方法研究带惯性和噪声的全耦合Kuramoto模型,发现噪声破坏chimera状态并解析求得同步临界耦合。
2024-04-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech nlin.AO
The Sakaguchi-Kuramoto model in presence of asymmetric interactions that break phase-shift symmetry
著名的仓本模型提供了一个易于分析的框架来研究自发的集体同步,并包括全局耦合的极限环振子相互对称地相互作用。坂口-仓本模型是考虑相互作用中相位滞后参数的存在,从而使其在振荡器对之间不对称的基本模型的推广。在这里,我们考虑进一步的推广,通过添加一个相互作用,打破了相移对称的模型。我们研究的亮点是揭示了一个非常丰富的分叉图,包括振荡和非振荡同步状态以及非相干状态:在我们的模型中,有两个状态的区域,以及一个有趣的和迄今为止尚未探索的三态共存产生的不对称相互作用。
2021-08-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech nlin.AO
Synchronization of the time-delayed Kuramoto model in a regular network
本研究基于Kuramoto模型探讨了时滞耦合对环形网络中相同耦合振子同步的影响,发现不同时滞区域下存在完全同步、螺旋模式等多种状态,并确定了同步受抑制的区域及移动-湍流型Chimera状态。
2025-02-02 nlin.AO
Onset of synchronization in networks of second-order Kuramoto oscillators with delayed coupling: Exact results and application to phase-locked loops
考虑了$N$全局耦合振子的惯性Kuramoto模型,该模型的特征为相位和角速度,振子之间的相互作用存在时滞.除了学术上的兴趣,我们表明,该模型可以与锁相环网络广泛用于电子电路中产生一个稳定的频率在输入频率的倍数。我们研究了一个通用的选择的振荡器的固有频率分布的模型,以阐明如何从一个不相干的相位作为振荡器之间的耦合常数调谐的同步相位分叉。我们表明,在没有延迟的情况下,在这里的系统在静止状态下可能会表现出一个亚临界或超临界的同步和非相干相位之间的分歧,这是由存在于相互作用的延迟值和精确的值的惯性振荡器。我们的理论分析,在极限$N \to \infty$,是基于不稳定的歧管扩张附近的分歧,我们应用到动力学方程所满足的单振子分布函数。我们通过对大型$N$的动力学进行直接数值积分来检查我们的结果,并强调了有限数量振子所产生的微妙之处。
2020-05-28 cond-mat.stat-mech nlin.AO
Finite-size effect in Kuramoto phase oscillators with higher-order interactions
本文研究具有高阶相互作用的Kuramoto振子有限尺寸系统中的同步转变,发现有限尺寸涨落导致同步提前于临界点发生,并在双群体系统中产生新的部分同步不动点。
2024-05-25 nlin.AO physics.comp-ph
Stability Diagram, Hysteresis, and Critical Time Delay and Frequency for the Kuramoto Model with Heterogeneous Interaction Delays
我们研究了具有异质相互作用时滞的Kuramoto振子大系统的全局耦合动力学。对于指数分布时滞的情况下,我们推导出完整的稳定性图,描述在系统中的分支。特别令人感兴趣的是滞后的发病的非相干和部分同步状态是稳定的耦合强度的范围内-这发生在一个codimension-two点之间的交叉点的Hopf bifucration和鞍结分叉的周期。通过研究这一余维两点,我们发现的特征时间延迟和固有频率的双稳态存在的全套,并确定临界时间延迟和临界固有频率,低于它不存在双稳态。最后,我们研究了更一般的系统,其中的时间延迟是从伽马分布的动态,发现更均匀的时间延迟分布往往都促进同步的发病和抑制滞后的存在。
2018-02-23 nlin.AO
Kuramoto model with additional nearest-neighbor interactions: Existence of a nonequilibrium tricritical point
仓本模型是研究自发集体同步现象的一个范例框架,它包括大量分布频率的极限环振荡器,这些振荡器通过它们的相位差的正弦全局耦合。我们在这里研究的模型的变化,包括最近邻相互作用的一维晶格。虽然由全局耦合产生的平均场相互作用有利于全局同步,但最近邻相互作用可能具有合作或竞争效应,这取决于最近邻耦合的符号和大小。对于单峰和对称的频率分布,我们证明,作为结果,在稳态模型表现出在对比通常的仓本模型的同步和非相干相位之间的连续和一阶过渡,过渡线满足在一个三临界点。我们的研究结果是基于数值积分的动态以及一个近似的理论,涉及适当的平均波动的稳定状态。
2020-09-06 cond-mat.stat-mech nlin.AO
Discrete-time Kuramoto model with phase lag: Linear stability analysis and onset of synchronization
Ramniranjan Jhunjhunwala College of Arts, Science and Commerce(拉姆尼兰詹·朱恩朱纳瓦拉文理学院);Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所)
本研究解析推导了带相位滞后的离散时间Kuramoto模型的同步阈值,发现其异于连续时间版本,并揭示了阈值外周期与混沌态及Ott-Antonsen假设的失效。
2026-09-22 cond-mat.stat-mech nlin.AO
Metastability of multi-population Kuramoto-Sakaguchi oscillators
本文研究多群体Kuramoto-Sakaguchi振子的亚稳定性,揭示相位滞后参数α对环上耦合振子时空模式及状态间亚稳转变的影响,为理解大脑网络同步提供模型见解。
2024-12-07 nlin.AO
Rotating clusters in phase-lagged Kuramoto oscillators with higher-order interactions
本研究针对具有高阶单纯形相互作用的耦合Kuramoto振子,探究相位滞后的效应,推导了簇同步序参量约化方程,得到全局同步序参量闭合形式,发现簇旋转频率与相位滞后相关,可将其作为控制参数调节簇频率。
2024-02-01 nlin.AO
Chimera-like behavior in a heterogeneous Kuramoto model: the interplay between the attractive and repulsive coupling
耦合非线性振子系综内的相互作用诱导了各种集体行为。其中最吸引人的是嵌合体状态,它表现出空间上不同的相干和不相干元素的共存。在受控实验或真实系统中的涌现嵌合体行为的理解需要关注异构网络模型的考虑。在这项研究中,我们探讨了在单调增加的耦合强度下的异质Kuramoto模型的过渡,特别是发现这个系统表现出频率调制的嵌合体的模式,在爆炸过渡到同步。我们证明,这种特定的动力学制度起源于(进化)吸引和排斥耦合的亚群之间的相互作用。我们还表明,上述嵌合体状态下诱导弱非局域,小世界和稀疏的无标度耦合和抑制全球耦合,强烈rewired和密集的无标度网络由于大规模连接的出现。
2020-08-17 nlin.AO nlin.PS
Bifurcations in the Kuramoto model on graphs
在他的经典著作中,仓本分析性地描述了具有随机固有频率的相位振荡器的全对全耦合网络中同步的开始。具体地说,他确定了耦合强度的一个临界值,在这个临界值上,非相干态失去稳定性,相干性开始逐渐增强。最近,仓本的情况下,举行了一大类的耦合系统的收敛族的确定性和随机图。在这些结果的指导下,在目前的工作中,我们研究了几个模型问题,说明网络拓扑结构之间的联系和同步耦合动力系统。首先,我们确定了几个家庭的图形,其中过渡到同步的仓本模型开始在相同的临界值的耦合强度,并在实际上以相同的方式进行。这些例子包括Erdens-Rényi随机图、Paley图、完全二部图和某些随机块图。这些例子说明,一些相当简单的结构属性,如图的体积可以确定同步的开始,而更精细的结构特征可能只影响更高的顺序统计量的同步过渡。此外,我们研究了幂律和小世界随机图上的仓本模型的同步过渡。前一类图赋予了仓本模型非常好的同步性:同步阈值可以通过改变幂律度分布的参数来任意降低。对于小世界图上的仓本模型,除了过渡到同步,我们确定了一个新的分岔导致稳定的随机扭曲状态。在这项工作中分析的例子补充的结果[千叶,梅德韦杰夫,平均场分析的Kuramoto模型图(第一和第二部分),arxiv]。
2018-05-10 math.DS nlin.AO
Graphop Mean-Field Limits and Synchronization for the Stochastic Kuramoto Model
本研究针对异质连接耦合振子网络的同步转变阈值问题,利用graphop理论构建适用于异质网络的随机Kuramoto模型通用平均场理论,证明临界阈值精确公式,数值验证显示多数图模型吻合度高,稀疏图预测较难,为异质系统平均场理论研究开辟新方向。
2022-10-30 math.DS nlin.AO
Bifurcations in the time-delayed Kuramoto model of coupled oscillators: Exact results
在Kuramoto模型的耦合振子与分布的固有频率通过一个时间延迟的平均场相互作用的情况下,我们推导出作为延迟的函数的非相干和同步状态之间的稳定性边界的准确结果和性质,后者从前者在临界点分叉。我们的研究结果是基于一个不稳定的歧管扩张附近的分歧,我们适用于动力学方程的单振子分布函数的情况下,通用的频率分布和相应的E-Antonsen(OA)-减少动力学的特殊情况下的洛伦兹分布。除了阐明延迟的影响的性质的分歧,我们表明,由于奥特和Antonsen的方法,虽然是一个anastomosis,给出了一个振幅动力学的不稳定模式接近的分歧,显着吻合的动力学方程。此外,非常有趣和显着的是,我们表明,接近分歧,从动力学方程导出的不稳定的流形具有相同的形式作为OA流形,从而意味着OA-流形形式如下也作为不稳定的流形扩展的结果。我们说明了我们的结果,显示如何延迟可以显着影响双峰分布的分歧。
2019-05-07 cond-mat.stat-mech nlin.AO
Control of amplitude chimeras by time delay in dynamical networks
研究了非局域耦合Stuart-Landau振子网络中时滞耦合对嵌合态的影响,部分相干域和部分非相干域共存的时空模式。我们专注于振幅嵌合体表现出不相干的行为,而不是相位的振幅和瞬态模式,并表明其寿命可以显着提高耦合延迟。为了表征它们向相位滞后同步(相干行波)和其他相干结构的过渡,我们推广了仓本序参量。将瞬时耦合的结果与常耦合延迟、时变延迟和分布延迟耦合的结果进行了对比,证明了振幅嵌合态和相关的部分非相干态的寿命是可以控制的,即,这取决于耦合延迟的类型。
2017-03-01 nlin.AO
Synchronization transitions and spike dynamics in a higher-order Kuramoto model with Lévy noise
本文研究高阶 Kuramoto 模型在非高斯 Lévy 噪声下的同步转变与尖峰统计,揭示噪声参数、耦合强度、滞后分岔及记忆效应。
2025-09-29 cond-mat.stat-mech nlin.AO
Chimera Dynamics of Generalized Kuramoto-Sakaguchi Oscillators in Two-population Networks
本文研究了二维复空间双群体网络中广义 Kuramoto-Sakaguchi 振荡子的嵌合体动力学,发现随群体内耦合强度减弱,系统依次呈现稳态、呼吸、周期交替及守恒量破缺导致的非周期嵌合体状态。
2023-06-23 math-ph math.MP nlin.AO
Cluster States and $π$-Transition in the Kuramoto Model with Higher Order Interactions
本文研究含三元高阶相互作用的Kuramoto模型,通过平均场与数值模拟刻画单峰、双峰频率分布下的两团簇态及突发π-转变,并给出相图与团簇序参量。
2023-09-27 cond-mat.dis-nn math.DS nlin.AO
Synchronization with Annealed Disorder and Higher-Harmonic Interactions in Arbitrary Dimensions: When Two Dimensions Are Special
Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所)
本研究探讨了在任意维度中,退火杂乱和高阶谐波相互作用对同步现象的影响,发现二维具有独特的特殊作用。
2026-09-15 cond-mat.stat-mech nlin.AO
First-order like phase transition induced by quenched coupling disorder
我们调查的集体动力学的人口XY模型型振荡器,全球耦合通过不可分离的相互作用,随机选择的正值或负值,并受到温度控制的热噪声$T$。对于有限的正负耦合比,我们发现在$T = 0$的系统表现出不连续的,一阶的相变从非相干到完全相干状态。我们使用完全相干态的线性稳定性分析和非相干态的启发式稳定性论证来确定这种同步转变的临界阈值。我们的理论结果得到了广泛的数值模拟,清楚地显示了一阶像过渡。值得注意的是,由这里考虑的随机耦合类型引起的同步阈值与在考虑每个振荡器节点的均匀输入或输出强度的研究中发现的同步阈值相同[Hong和Strogatz,Phys.Rev.E84,046202(2011); H. Hong和S. H. Strogatz,Phys. Rev. Lett. 106,054102(2011)]。当存在热噪声时,$T > 0$,从非相干到部分相干的转变是连续的,并且与确定性情况T = 0相比,临界阈值现在更大。我们制定了一个精确的平均场论适用于异构网络结构,最近的工作的基础上随机仓本模型使用graphon对象表示图的平均场极限。应用非相干解的稳定性结果,我们导出了$T > 0$同步阈值的精确公式。在极限$T \rightarrow 0$中,我们用$T = 0$检索确定性情况的结果。
2022-04-29 nlin.AO