Orientadores: Romis Ribeiro de Faissol Attux, Diogo Coutinho Soariano, Filipe Ieda Fazanaro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T04:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_OdairVieirados_D.pdf: 3365036 bytes, checksum: 967476ee0acb26bf5197de95e344c6c9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O problema de análise do sincronismo entre sistemas dinâmicos se reveste de enorme importância prática, uma vez que ocorre em uma miríade de contextos naturais e artificiais. Para avaliar a ocorrência desse fenômeno, é usual lançar mão dos expoentes de Lyapunov condicionados, que refletem, em sua definição, o acoplamento entre sistemas. Nesta tese, é proposto um novo método para cálculo desses expoentes, que pode ser extremamente útil quando há descontinuidades ou quando o cálculo da matriz jacobiana é proibitivo. Esse método tem por base o método das dinâmicas clonadas para estimação do espectro convencional de Lyapunov. A nova proposta é validada em diversos cenários, partindo de sistemas clássicos e chegando aos modelos neuronais de Hindmarsh-Rose e Hodgkin-Huxley. O estudo do sincronismo uni- e bidirecional desses modelos, aliás, constitui também uma contribuição original do trabalho / Abstract: The problem of analyzing synchronism between dynamical systems is of enormous practical significance, as this phenomenon arises in several natural and artificial domains. To characterize the occurrence of synchronism, it is usual to employ the conditioned Lyapunov exponents, which reflect, in their definition, the coupling between systems. In this thesis, a new method for calculating these exponents is proposed, which can be extremely useful in the presence of discontinuities or when to calculate the Jacobian matrix is prohibitive. This method is based on the cloned dynamics approach for estimating the conventional Lyapunov spectrum. The new proposal is validated in a number of scenarios, ranging from classical systems to the Hindmarsh-Rose and Hodgkin-Huxley neuron models. The study of the uniand bidirectional synchronism of these models are apropos also an original contribution of this work / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Patricio A. Letelier Sotomayor / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-13T05:26:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Steklain_AndreFabiano_D.pdf: 11096709 bytes, checksum: 482e5ffb56f964f7786da54ec1791864 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho a dinâmica do problema de Hill é analisada utilizando-se duas metodologias diferentes. Na primeira metodologia, ainda no contexto da mecânica newtoniana, utilizamos potenciais que reproduzem efeitos da relatividade geral. Foram utilizados os potenciais de Paczynski-Wiita e um dos potenciais de Artemova, Bjornsson e Novikov (ABN). Estes potenciais reproduzem os efeitos que surgem no contexto da métrica de Schwarzschild (horizonte de eventos) e da métrica de Kerr (efeito Lense-Thirring), respectivamente. Na segunda metodologia as equações de movimento são obtidas a partir da relatividade geral, utilizando a métrica aproximada de um sistema binário obtida a partir de uma expansão pós-newtoniana de primeira ordem (1PN). A análise da dinâmica envolveu o estudo da estabilidade das órbitas fechadas, utilizando ferramentas clássicas como seções de Poincaré e expoentes de Lyapunov. Foram estudadas também trajetórias não limitadas utilizando escape fractal. Dentre os resultados obtidos destacam-se dois fatos. No caso do potencial ABN, existe uma influência da rotação na estabilidade das órbitas. No caso relativístico existe um limite para o qual o sistema, em geral caótico, se torna estável, diferentemente do que se poderia esperar de acordo com os potenciais pseudo-Newtonianos, em particular considerando o potencial de Paczynski-Wiita. / Abstract: In this work the Hill problem dynamics is analyzed using two different approaches. In the first approach, still in the realm of Newtonian mechanics, we use potentials that reproduce General Relativity effects. We use the Paczynski-Wiita and one of the Artemova, Bj¨ornsson e Novikov (ABN) potentials. These potentials reproduce effects that arise in the context of the Schwarzschild metric (event horizon) and of the Kerr metric (Lense-Thirring effect), respectively. On the second approach the equations of motion are obtained using general relativity, from the approximate metric of a binary system obtained from post-Newtonian expansions up to first order (1PN). In the analysis of the dynamics we study the stability of bounded orbits using classical tools, like Poincare sections and Lyapunov exponents. We also study open trajectories using Fractal Escape analysis. From our results we remark that two features. For the ABN potential there is an influence of the rotations on the stability of the orbits. In general relativity there is a limit where the system, in general chaotic, become stable, in disagreement with the pseudo-Newtonian potentials, in particular the Paczy'nski-Wiita potential. / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

Orientadores: José Raimundo de Oliveira, Ignacio Bravo Muñoz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T12:37:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fazanaro_FilipeIeda_D.pdf: 53323687 bytes, checksum: 76694b226ed99a337ecee1769ed9c4e0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Résumén: Esta tesis tiene como objetivo la caracterización de sistemas dinámicos no lineales y abruptos. Se propone una nueva metodología para la estimación del espectro de Lyapunov capaz de superar las dificultades relacionadas en los sistemas basados en funciones lineales por partes sobre la aplicación de los métodos clásicos de cálculo (cuando se utiliza linealización local o análisis de series de las series temporales experimentales). Este enfoque, denominado como Dinámica de los Clones, realiza la estimación del espectro de Lyapunov y también mejora el estudio de las características topológicas relacionadas con los procesos de mezcla que dan lugar al comportamiento caótico. Este estudio se lleva a cabo utilizando las Estructuras Coherentes de Lagrange que pueden obtenerse a través de la construcción de un campo de Exponentes de Lyapunov de Tiempo Finito donde se puede identificar a las crestas (o las separatrices) que dan la posibilidad de identificar las distintas regiones de convergencia y divergencia del espacio de estados. Debido al hecho que esta tesis se desarrolla fundamentalmente bajo un ordenador, los aspectos prácticos involucrados en los experimentos numéricos necesarios, emplean algunos conceptos y herramientas de computación en paralelo. Esto último permitió la optimización de los algoritmos implementados. Por lo tanto, los experimentos se realizaron para verificar la eficacia del enfoque de las Dinámicas Clonadas para la caracterización del circuito de Chua, y también para obtener las Estructuras Coherentes de Lagrange que tienen relación con los modelos dinámicos capaces de generar atractores caóticos multiscroll / Resumo: Essa tese objetiva caracterizar sistemas dinâmicos não lineares não suaves. Para tal, é proposta uma nova abordagem de estimação do espectro de Lyapunov capaz de contornar as dificuldades intrínsecas aos sistemas estruturados por funções lineares por partes quando da aplicação de metodologias clássicas (baseadas em linearizações locais ou em análises de séries temporais). Essa abordagem possibilita a estimação do espectro de Lyapunov e, além disso, auxilia no estudo das características topológicas relacionadas aos processos de mistura que dão origem ao comportamento caótico. Essa linha de estudo é realizada através das Estruturas Lagrangianas Coerentes, as quais são obtidas pela construção de um campo de Expoentes de Lyapunov de Tempo Finito, onde é possível identificar cristas (ou separatrizes) que dividem regiões de convergência e de divergência no espaço de estados. Por se tratar de um trabalho basicamente computacional, essa tese contempla os aspectos práticos envolvidos para a realização dos experimentos numéricos através da utilização de alguns conceitos e ferramentas de computação paralela, o que possibilitou a otimização dos algoritmos implementados. Nesse sentido, os experimentos foram realizados de modo a verificar a eficácia da metodologia proposta para a caracterização do circuito de Chua e, ainda, foram obtidas as Estruturas Lagrangianas Coerentes para os modelos dinâmicos capazes de gerar atratores caóticos multiscroll / Abstract: This thesis aims to characterize non-smooth nonlinear dynamical systems. To accomplish this purpose, we propose a new approach for estimating the Lyapunov spectrum which is capable to overcome the intrinsic difficulties of classical methods (based on local linearization or time series analysis) when dealing with systems based on piecewise linear functions. This approach, called Cloned Dynamics, allows the estimation of the Lyapunov spectrum and also improves the study of the topological features related to the mixing processes that give rise to the chaotic behavior. This study is performed using the Lagrangian Coherent Structures which are obtained by the construction of a Finite Time Lyapunov Exponents field where it is possible to identify the ridges (or the separatrices) which divide the convergence and divergence regions of the state space. Due to the fact that this thesis is basically developed under a computer environment, the practical features involved in the numerical experiments employing some parallel computing concepts and tools are discussed, which allowed the optimization of the algorithms implemented. In this sense, experiments were performed to verify the effectiveness of the Cloned Dynamics approach for the characterization of the Chua's circuit, and also to obtain the Lagrangian Coherent Structures related to the dynamical models capable of generating multiscroll chaotic attractors / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Luiz Antonio Barrera San Martin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-21T17:52:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferraiol_ThiagoFanelli_D.pdf: 1248936 bytes, checksum: b0a3aefba1736bb7ff7be29e982d7aa0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Nesta tese apresentamos resultados que fornecem a regularidade dos expoentes de Lyapunov com uma abordagem via teoria de Lie. A generalização dos expoentes de Lyapunov para fluxos em fibrados flag associados a um fibrado principal é utilizada para obter a diferenciabilidade de certas combinações lineares do espectro de Lyapunov. Essas combinações que são diferenciáveis são determinadas a partir da caracterização da decomposição de Morse mais fina do fluxo nos fibrados flag. A diferenciabilidade é tomada com repeito à perturbação do fluxo por elementos do grupo de calibre do fibrado principal / Abstract: In this thesis we present results about regularity of Lyapunov Exponents via a Lie Theory approach. The generalization of Lyapunov Exponents for flows in flag bundles is used to obtain the differenciability of certain linear combinations of the Lyapunov spectra. This specific combinations that are differentiable are determined by the caracterization of the finest Morse decomposition of the flows on flag bundles. The differenciability is taken with respect to the perturbation of the flow by elements in the gauge group of the principal bundle / Doutorado / Matematica / Doutor em Matemática