Dynamic learning of synchronization in coupled nonlinear systems
本文提出受机器学习启发的动态学习同步(DLS)数学优化技术,通过动态调整权重使耦合非线性系统保持稳定同步,并利用MSF和多种变体有效促进了异构网络及神经网络的全局与局部同步。
2024-09-24 nlin.CD physics.bio-ph
Synchronization transitions in coupled time-delay electronic circuits with a threshold nonlinearity
本文报道了在具有阈值非线性和两个时延(反馈时延$τ_1$和耦合时延$τ_2$)的单向耦合时延电路中典型类型的同步跃迁的实验观察。我们已经观察到从预期的过渡到滞后通过完全同步和他们的逆对应兴奋性和抑制性耦合,分别作为耦合延迟$τ_2$的函数。预测时间和滞后时间取决于反馈延迟和耦合延迟之间的差异。所有不同类型的同步的一个单一的稳定性条件被认为是有效的,因为稳定性条件是独立的延迟。此外,通过数值模拟和耦合时滞系统的李雅普诺夫指数的变化,证实了实验观察到的不同类型的同步的存在。
2010-08-19 nlin.CD
High-order synchronization in a system of nonlinearly coupled Stuart-Landau oscillators
研究了受外力驱动系统和具有适当频率失配的自治系统的高阶同步问题。与文献不同的是,本文证明了具有特殊形式旋转对称性的自治非线性耦合(Stuart-Landau)振子的高阶(1:2)同步的发生.有趣的是,观察到的1:2同步不仅发生在特定的固有频率选择上,而且发生在所有可能的频率选择上。我们已经在1:1同步的情况下观察到了这样的行为,我们在文献中看到了各种耦合,这些耦合迫使振荡器具有几乎相等的频率,并使系统以共同的频率振荡,而不管振荡器是相同的还是不同的。同样,在这篇文章中,我们观察到,无论初始选择的频率是1:2的比例或没有,给定的非线性耦合迫使系统的频率比1:2振荡。此外,我们目前的同步和其他动力学行为的系统,通过考虑不同的选择固有频率。
2021-11-29 nlin.CD
Demonstrating Remote Synchronization: An Experimental Approach with Nonlinear Oscillators
本研究利用主稳定性函数(MSF)和电子电路实验平台,验证了耦合非线性振荡器网络集群间的远程同步现象,为神经科学及通信网络等领域的应用提供了理论与实验基础。
2025-04-10 cs.SY eess.SY nlin.CD
Generalized analytical solutions and experimental confirmation of complete synchronization in a class of mutually-coupled simple nonlinear electronic circuits
本文给出了相互耦合的简单混沌系统的归一化状态方程的一种新的显式解析解。对一类含有两个不同非线性元件的简单非线性电子电路,给出了其广义解析解。利用解析解研究了电路系统的同步动力学。通过数值模拟结果验证了所获得的分析结果。进一步,通过对差分系统特征值的分析,给出了相互耦合的二阶简单混沌系统实现同步的充分条件。在每个分段线性区域中,差分系统的特征值作为耦合参数的函数的分支,揭示了稳定同步状态的存在。利用{ \emph{Master Stability Function} }研究了同步状态的稳定性。最后,电子电路的实验结果证实在每个电路系统的完全同步的现象。
2017-09-13 nlin.CD
Generalized Analytical Solutions and Synchronization Dynamics of Coupled Simple Nonlinear Electronic Circuits
本文给出了耦合二阶非自治电路系统广义状态方程的广义解析解。由此获得的解析解被用来研究两种不同类型的电路系统的同步动力学,不同的只是它们的构成非线性元件。通过由显式解析解得到的双参数分岔图、相图和时间序列图研究了耦合系统的同步动力学。同步的机制是通过在驱动和响应系统的每个耦合分段线性区域中作为控制参数的函数的特征值的分叉来实现的。利用{ \emph{master stability function} }研究了耦合全同混沌系统同步态的稳定性。进一步得到了{ \emph{conditional Lyapunov exponents} }和{ \emph{Kaplan-Yorke dimension} },证实了耦合的全同和非全同混沌态的同步态。本文首次报道了利用显式解析解得到的双参数分岔图研究耦合混沌系统的同步动力学。
2016-11-14 nlin.CD
Topological synchronization of coupled nonlinear oscillators
耦合振子的同步是自然界中普遍存在的现象。它的鲁棒实现对于我们理解从生物功能到电气工程的各种非线性系统至关重要。另一方面,在凝聚态物理中,拓扑被用来实现强大的属性,如拓扑边缘模式,如著名的拓扑绝缘体所证明的。在这里,我们结合这两个研究途径,并提出了一个非线性拓扑现象,即拓扑同步,只有边缘振荡器同步,而散装的表现出混沌动力学。我们分析了具体的原型模型,以证明存在的积极的李雅普诺夫指数和李雅普诺夫向量沿边缘本地化。作为非线性系统特有的拓扑特征,我们发现非常规的额外拓扑边界模式出现在新兴的有效边界。此外,我们的建议显示空间控制同步,如按需模式设计和缺陷检测的承诺。拓扑同步现象普遍存在于拓扑非线性振子中,为以鲁棒、几何和灵活的方式实现同步提供了指导原则。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Chaos Synchronization using Nonlinear Observers with applications to Cryptography
这篇综述论文的目的是介绍使用非线性观测器的混沌同步及其在密码学中的应用。我先从密码学的概述开始。然后,我回顾了混沌理论的基础知识以及如何将混沌系统用于密码学,并介绍了混沌同步问题。然后,介绍了用于混沌系统同步的非线性观测器理论。我先解释一下可观测性问题。然后介绍了几种经典的观测器:卡尔曼滤波器、Luenberger观测器、扩展卡尔曼滤波器、Thau观测器和高增益观测器。最后,介绍了更先进的观测器:自适应观测器,未知输入观测器,滑模观测器和ANFIS(自适应神经模糊推理系统)观测器。
2021-08-03 cs.CR cs.SY eess.SY
Nonlinearly driven transverse synchronization in coupled chaotic systems
研究了耦合混沌映射的同步跃迁。根据与单个地图相关联的线性与非线性不稳定机制的相对权重,可能发生两种不同的过渡情况。当只考虑两个映射时,我们总是发现混沌同步的临界耦合$ε_l$可以通过横向李雅普诺夫指数$λ_T$的消失在线性分析中预测。然而,由线性或非线性机制驱动的过渡之间的主要差异揭示了向同步状态的瞬态的动态。作为扩展系统的一个典型例子,考虑了一维幂律耦合混沌映射格。在这个高维模型中,有限振幅不稳定性可能对相变有显著的影响。对于强非线性指数发散的同步时间与链长可以观察到以上$ε_l$,尽管横向动力学是稳定的,对无穷小扰动在任何时刻。因此,跃迁发生在耦合$ε_{nl}$明显大于$ε_l$的情况下,其起源本质上是非线性的。线性驱动的转变是连续的,可以描述在平均场的结果与长程相互作用的非平衡相变。而非线性机制主导的相变则呈现出不连续性。
2005-04-06 cond-mat.stat-mech nlin.CD
A general coupled nonlinear oscillator model for event-related (de)synchronization
在耦合振荡器系统中,由于外部刺激引起的同步和去同步化水平的变化称为事件相关同步或去同步化(ERS/ERD)。这种变化发生在现实生活中的系统中,其中耦合系统的实体的集体活动受到某些外部影响的影响。为了理解外部影响在ERD和ERS的发生中所起的作用,我们研究了一个耦合非线性振子系统中存在的外部刺激信号。我们发现,ERS和ERD的现象是普遍的,发生在所有类型的耦合振子系统。我们还发现,相同的外部刺激信号可以导致ERS和ERD取决于信号的强度。我们确定的ERS和ERD状态的稳定性,也发现ERD和ERS的发生所涉及的不同的同步制度之间的分析和数值边界。
2011-09-12 nlin.AO nlin.CD
Quantum synchronization effects induced by strong nonlinearities
本文提出一种可数值处理的强非线性量子van der Pol模型,揭示深量子强非线性区间的振幅死亡持续、位置相关增强及同步带宽扩大等无经典类比现象,并可用于诱导初始振幅死亡振荡器的相互同步。
2023-06-21 nlin.AO nlin.CD quant-ph
Scaling and synchronization in a ring of diffusively coupled nonlinear oscillators
研究了一个由外同振子驱动的扩散耦合非线性振子环的混沌同步问题。基于数值模拟,我们表明,通过引入额外的耦合在环中的第$(mN_c+1)$个振荡器,其中$m$是一个整数和$N_c$是一个单一的耦合在环中的同步振荡器的最大数量,可以同步的振荡器的最大数量可以大大超过限制的大小不稳定性。我们还证明了存在的振荡器的数量之间的指数关系,可以支持稳定的同步环与外部驱动器和临界耦合强度$ε_c$与标度指数$γ$。临界耦合强度通过数值估计同步误差来计算,并由耦合系统的条件李雅普诺夫指数(CLE)来确定。我们发现驱动器和环之间的$m$耦合也存在相同的缩放关系。此外,我们已经研究了对高斯白噪声的同步状态的鲁棒性,发现同步误差表现出幂律衰减作为噪声强度的函数,表明存在噪声增强和噪声诱导的同步依赖于耦合强度$ε$的值。此外,我们还发现,$ε_c$表现出指数衰减作为额外的耦合的数量的函数。这些结果证明使用的范式模型的罗斯勒和洛伦兹振荡器。
2010-06-14 nlin.CD
Bifurcations, Chaos, Controlling and Synchronization of Certain Nonlinear Oscillators
在这一系列讲座中,我们简要回顾了非线性振子混沌动力学研究的一些最新进展,特别是阻尼型和驱动型。以Duffing、Bonhoven-van der Pol和MLC电路振荡器为例,简要地解释了与这些系统相关的各种分岔和混沌现象。我们使用数值和分析以及模拟仿真方法来研究这些系统。然后,我们指出如何控制的混沌运动可以影响的算法程序,需要最小的扰动。最后简要讨论了如何实现同向演化混沌系统的同步及其在保密通信中的应用。
1997-10-01 chao-dyn nlin.CD
Strong and weak chaos in nonlinear networks with time-delayed couplings
研究了时滞耦合网络中的混沌同步。我们引入了强混沌和弱混沌的概念,区分大延迟时间同步流形内的最大李雅普诺夫指数的标度特性,并将其与稳定或不稳定的混沌同步的条件,分别。在激光模型的模拟和电子电路的实验中,我们确定了从弱到强的过渡,并回到弱混沌时,单调增加耦合强度。
2011-09-05 nlin.CD
Synchronization from Disordered Driving Forces in Arrays of Coupled Oscillators
研究了外力无序对耦合非线性振子网络动力学行为的影响。当被同步驱动时,即,所有驱动力具有相同的相位,网络显示混沌动力学。我们发现,随机阶段的驱动力的结果在定期的,周期性的网络行为。中间相无序可以产生网络同步。具体地说,存在一个最佳的相位紊乱量,它可以诱导最高水平的同步。这些结果表明,外部影响的时空结构可以控制混沌,并导致非线性系统的同步。
2005-12-21 nlin.CD
ICO learning as a measure of transient chaos in PT-symmetric Liénard systems
该研究针对线性耦合PT对称Liénard振子系统,分析其分岔与混沌动力学路径,验证瞬态混沌的存在,并提出用ICO学习的突触权重演化特征作为瞬态混沌的度量手段。
2024-06-19 nlin.AO nlin.CD physics.comp-ph
Experimental realization of mixed-synchronization in counter-rotating coupled oscillators
最近,在反转非线性耦合振子中观察到了一种新的混合同步现象。在混合同步状态下:一些变量是同相同步的,而另一些是异相同步的。实验验证了耦合反向旋转分段Rossler混沌振子中混合同步态的出现。近似稳定性分析的分析讨论和实验观察到的行为的数值验证。
2011-05-30 nlin.CD
Chaos synchronization in the multi-feedback Ikeda model
研究了两个单向耦合的混沌多反馈Ikeda系统的同步问题,得到了期望同步、滞后同步和完全同步的存在性和稳定性条件,并将该方法推广到一类非线性系统.
2004-05-03 nlin.AO nlin.CD
Koopman analysis in oscillator synchronization
同步是耦合非线性系统中一种重要的动力学现象,近年来得到了广泛的研究。然而,集中于单个轨道的分析似乎很难扩展到复杂系统,而全局统计方法过于粗略。库普曼算子技术似乎很好地平衡了这两种方法。本文将Koopman分析推广到耦合振子同步的研究中,从观测的时间序列中提取重要的特征值和特征函数。一个重整化群分析的目的是推导出一个解析近似的本征函数的情况下,弱耦合,占主导地位的振荡。对于中等或强耦合,数值计算进一步证实了平均频率和相关的本征函数的重要性。通过检测不同耦合强度下相邻本征函数的相关性,可以很高精度地定位同步跃迁点,该方法也适用于其它非线性系统。
2020-09-19 nlin.CD
Complex Dynamics and Synchronization of Delayed-Feedback Nonlinear Oscillators
我们描述了一个灵活的和模块化的延迟反馈非线性振荡器,能够产生广泛的动力学行为,从周期振荡到高维混沌。振荡器采用电光调制和光纤传输,通过实时数字信号处理实现反馈和滤波。我们考虑两个相互耦合的振荡器,并确定它们同步的条件。通过研究两个耦合振子之间的发散或收敛速率,我们量化了系统的最大李雅普诺夫指数或横向李雅普诺夫指数,我们提出了一种实验方法来确定这些速率,不需要系统的数学模型。最后,我们展示了一种新的自适应控制方法,保持两个振荡器同步,即使它们之间的耦合变化不可预测。
2009-09-22 nlin.CD
Properties of synchronization in the systems of non-identical coupled van der Pol and van der Pol - Duffing oscillators. Broadband synchronization
讨论了耗散耦合的van der Pol振子的动力学特性,讨论了控制Hopf分岔的参数值不相同的情况。在振荡死亡区和准周期区之间的无限长的频带内,这种系统的一个特殊的同步制度的可能性。的分岔图片的功能进行了讨论的控制参数的不同值和额外的Duffing型非线性的情况下。对简化方程进行了分析。
2008-05-08 nlin.CD
Detecting Generalized Synchronization of Chaotic Dynamical Systems: A Kernel-based Method and Choice of Its Parameter
介绍了一种基于核方法的信号非线性相关性的提取方法。通过一个简单的例子,证明了该方法对描述广义同步是有效的。尝试选择一个最佳的核参数的交叉验证的基础上进行了讨论。
2005-07-21 nlin.CD
A (Purely) Graph-Theoretic Approach to Synchronization of Nonlinear Dynamical Networks
IIT Madras(印度理工学院马德拉斯分校)
该研究针对大型非线性动力学网络同步问题,提出纯图论框架,通过直接从有向图计算耦合强度,复杂度为O(n³),可在现有方法不可行时实现网络同步。
2026-08-19 cs.SY eess.SY math.DS
Co-coupled synchronization of fractional-order unified chaotic systems
分数阶混沌系统的同步是非线性研究领域的一个热点。研究了两个具有不同初始条件的分数阶混沌系统的耦合同步问题。基于Lyapunov稳定性原理和Gerschgorin定理,推导了分数阶混沌系统的共耦合同步定理,确定了分数阶统一混沌系统同步时耦合系数的取值范围.通过在Simulink上建立同步仿真模型,实现了两个具有不同初始值的分数阶统一混沌系统的耦合同步,并对同步性能进行了分析,仿真结果表明了该同步方法的有效性。
2009-09-13 nlin.CD
Chaotic synchronization in optical frequency combs
利用离散模方法研究了由于四波混频引起的非线性耦合频率梳中的模间动力学。当存在足够的可饱和吸收时,相空间坍缩成单一状态,所有模式都紧紧锁定在同一相位。在一个纯粹的反应性非线性的情况下,一个约束较少的锁定机制出现,它保持相邻模式的相位差松散的限制,并导致准周期呼吸子的形成。潜在的非线性相关性的分析确定了一个混沌同步过程的起源,这种以前未报道的锁定机制。尽管激光锁模系统具有较大的李雅普诺夫指数和关联维数,但其混沌动力学特性很容易被常用的激光锁模诊断方法所忽略。这一发现可能最终解释了许多无法解释的报告激光自锁模在没有一个有效的可饱和吸收机制和形成自频率调制的梳状半导体激光器。
2021-10-19 nlin.CD physics.optics
On the synchronization of coupled forced negative conductance circuits: A numerical study
本文对耦合强迫负电导电路的完全同步现象进行了数值研究。研究了具有两种混沌吸引子的非线性系统在一种耦合下通过相图实现同一混沌吸引子的完全同步。通过{ \emph{Master Stability Function} }对不同的电路变量耦合方案观察到同步状态的稳定性。给出了解释驱动系统动力学行为的条件李雅普诺夫指数。
2016-11-24 nlin.CD
Nonlinear multivariate analysis of Neurophysiological Signals
多变量时间序列分析广泛应用于神经生理学,其目的是研究同时记录的信号之间的关系。近年来,随着信息论和非线性动力系统理论的发展,人们可以从时间序列中研究各种类型的同步。在这项工作中,我们首先描述了最常用的神经生理学的多元线性方法,并表明它们可以扩展到评估信号之间的非线性相互依赖的存在。然后,我们回顾了熵和互信息的概念,然后详细描述了基于相位同步,广义同步和事件同步的概念的非线性方法。在所有情况下,我们展示了如何应用这些方法来研究不同种类的神经生理数据。最后,我们说明了使用多变量替代数据测试的强度(强或弱)和类型(线性或非线性)的神经生理信号之间的相互依赖性的评估。
2005-10-31 nlin.CD physics.bio-ph physics.data-an
Mechanisms Behind the Generalized Synchronization Conditions
研究了单向耦合随机振子广义同步条件的普遍机制。的考虑是在一个修改后的系统的框架内进行额外的耗散。开发的方法与模型的例子说明。得出结论:非线性动力系统的广义同步和噪声诱导同步这两种被视为不同现象的行为,实际上代表了随机振子的一种独特的同步行为,并且是由相同的机制引起的。
2006-02-25 nlin.CD
Synchronization of globally coupled two-state stochastic oscillators with a state dependent refractory period
我们提出了一个相同的耦合两个状态的随机单元,其中每个单元在隔离是由一个固定的不应期。单元之间的非线性耦合直接影响不应期,不应期现在取决于系统的全局状态,因此本身可以变得与时间相关。在弱耦合时,阵列进入静止的稳定状态。增加耦合强度会导致鞍结分岔,超过鞍结分岔,静态与非线性相干振荡的稳定极限环共存。我们明确地确定了这种转变的临界耦合常数。
2012-06-08 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Analytical Approach to Noise Effects on Synchronization in a System of Coupled Excitable Elements
我们报告的噪声和施加恒定电流的系统的可激发元素的行为的影响之间的关系。基于平均场模型的非线性Fokker-Planck方程的分析方法使我们能够研究噪声的影响,而无需近似,只需处理确定性非线性动力学。我们发现的相似性,相对于涉及亚临界Hopf分叉的振荡的发生,与施加恒定电流和平均场耦合的激励元件与噪声的系统之间的可激励元件。
2011-01-01 cond-mat.dis-nn nlin.CD
Anti-Phase Synchronization of Chaos in PT-Symmetric Nonlinear Oscillators
研究PT对称非线性振子在Duffing非线性下的时间动力学,发现系统从准周期到混沌转变时出现反相同步,且在Exceptional Point附近表现为同相同步。
2023-09-01 nlin.AO nlin.CD
Nonlinear phase synchronization and the role of spacing in shell models
Laboratoire de Physique des Plasmas, CNRS, Ecole Polytechnique, Sorbonne Universit\'e, Universit\'e Paris-Saclay, Observatoire de Paris, F-91120 Palaiseau, France
研究非线性壳模型中相同步与间距的关系,揭示相位对齐促进能量级联,提出局部Kuramoto参数检测爆发事件,发现相位相干性减少抑制间歇性。
2026-01-19 nlin.CD physics.flu-dyn
Towards a Global Controller Design for Guaranteed Synchronization of Switched Chaotic Systems
Jadavpur University(贾达普大学);University of Southampton(南安普顿大学)
本文基于保证稳定性Lyapunov理论,结合鲁棒控制与切换线性系统概念,推导出切换主从非线性混沌系统的同步充分条件,并通过线性矩阵不等式简化计算以实现同步控制。
2016-11-29 cs.NA math.CA math.DS
Chaotic synchronization of coupled electron-wave systems with backward waves
研究了两个具有相互作用返波和立方相位非线性的电子波介质的混沌同步。为了检测混沌同步状态,我们使用一种新的方法,即所谓的时间尺度同步[Chaos,14(3)603-610(2004)]。该方法基于连续小波变换引入的混沌信号相位的无限集合。考虑了活动介质的复杂时空动力学和时间尺度同步出现的机制。
2005-04-24 nlin.CD nlin.PS
Dynamics of Coupled Stochastic van der Pol Oscillators: Bifurcations, Synchronization and Chaos
Great Bay University(大湾区大学);City University of Hong Kong(香港城市大学)
本文通过理论分析与数值模拟,系统研究了耦合随机范德波尔振荡器中的全局分岔、同步现象和混沌动力学,并扩展至大网络的连续极限、模式形成、噪声作用及集体混沌。
2026-07-01 math.DS nlin.CD
Chaotic synchronization induced by external noise in coupled limit cycle oscillators
本文提出了一个噪声对全局耦合极限环振子影响的可解模型。振荡器受到独立和加性高斯白噪声的影响。本文从非线性Fokker-Planck方程出发,在不作任何近似的情况下,导出了无限耦合振子系统的平均运动方程。通过研究平均运动随噪声强度的变化,揭示了伴随宏观混沌行为出现的混沌同步。
2019-09-19 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Patterns and Stability of Coupled Multi-Stable Nonlinear Oscillators
非线性孤立振子和耦合振子作为典型的非线性动力学模型得到了广泛的研究。振荡器同步或缺乏振荡器同步已经引起了很多关注。本文研究了耦合驱动阻尼Helmholtz-Duffing振子在双稳定区域的同步和稳定性。我们发现,尽管事实上,系统参数和驱动力是相同的,这两个国家的稳定性空间非均匀扰动是非常不同的。此外,由这些空间扰动产生的最终稳定状态不仅由扰动模式的波长决定,并且在耦合振荡器相位方面采取不同的空间配置。
2022-08-24 nlin.CD nlin.PS
Measure synchronization in interacting Hamiltonian systems: A brief review
本文简要综述了耦合哈密顿系统中的弱同步形式——测度同步,阐述其动力学特征、耦合条件下的相空间特性及时间同步特点,并列举了其在多种物理系统中的观测实例。
2023-11-05 nlin.CD physics.app-ph