Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7706_1.pdf: 4398603 bytes, checksum: d74b114090b5b810416ae5b75e62aabb (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A dinâmica de um circuito composto por Resistor, Indutor e Diodo conectados em série e alimentados por uma fonte de tensão senoidal pode apresentar uma rica variedade de fenômenos não-lineares, a depender dos parâmetros envolvidos, com bifurcações entre regimes de oscilações periódicas e caóticas. Esta dissertação contém estudo experimental e numérico do circuito Resistor-Indutor-Diodo (RLD), forçado por uma tensão externa harmônica, cuja amplitude, freqüência ou deslocamento do zero (offset) atuam como parâmetros de controle da dinâmica. Numericamente fizemos simulação de alguns modelos propostos para o diodo, elemento responsável pela nãolinearidade do circuito. Experimentalmente verificamos a biestabilidade (histerese) entre diferentes atratores, a tangência característica da intermitência tipo I em bifurcações de janelas periódicas e a multidimensionalidade do atrator. Também foram observados cascata de dobramento de período, escadas (staircases), adiçãde período com auto-replicação, saltos (hopping), crise interior e evidências de um fenômeno antes não visto na literatura, a saber: oscilações na estrutura fina da média com a chegada da bifurcação tangente em janelas periódicas, previstas inicialmente em modelos matemáticos de mapas unidimensionais. Uma breve descrição da instrumentação de controle e aquisição também é apresentada

Seja M um conjunto compacto e conexo do plano que seja a união dos subconjuntos conexos N e S. Seja Z_L=(X_L,Y_L) uma família a um parâmetro de campos vetoriais descontínuos, onde X_L está definida em N e Y_L em S. Ambos os campos X_L e Y_L, assim como as suas dependências em L, são suaves i. e. de classe C^\\infty; a descontinuidade acontece na fronteira comum entre N e S. O objetivo deste trabalho é estudar as bifurcações que ocorrem em certas famílias de campos vetoriais descontínuos seguindo as convenções de Filippov. Aplicando o método da regularização, introduzido por Sotomayor e Teixeira e posteriormente aprofundado por Sotomayor e Machado à família de campos vetoriais descontínuos Z_L obtemos uma família de campos vetoriais suaves que é próxima da família descontínua original. Usamos esta técnica de regularização para estudar, por comparação com os resultados clássicos da teoria suave, as bifurcações que ocorrem nas famílias de campos vetoriais descontínuos. Na literatura há uma lista de bifurcações de codimensão um, no contexto de Filippov, apresentada mais completamente, no artigo de Yu. A. Kuznetsov, A. Gragnani e S. Rinaldi, One-Parameter Bifurcations in Planar Filippov Systems, Int. Journal of Bifurcation and Chaos, vol. 13, No. 8: 2157--2188, (2003). Alguns dos casos dessa lista já eram conhecidos por Kozlova, Filippov e Machado. Neste trabalho nos propomos a estudar as bifurcações de alguns dos casos, apresentados no artigo de Kuznetsov et. al, através do método da regularização dessas famílias. Nesta Tese consubstanciamos matematicamente a seguinte conclusão: As bifurcações das famílias descontínuas analisadas ficam completamente conhecidas através das bifurcações apresentadas pelas respectivas famílias regularizadas, usando recursos da teoria clássica suave. / Let M be a connected and compact set of the plane which is the union of the connected subsets N and S. Let Z_L=(X_L,Y_L) be a one-parameter family of discontinuous vector fields, where X_L is defined on N and Y_L on S. The two fields X_L, Y_L and their dependences on L are smooths, i. e., are of C^\\infty class; the discontinuity happens in the common boundary of N and S. The objective of this work is to study the bifurcations which occurs in certains families of discontinuous vector fields following the conventions of Filippov. Applying the regularization method, introduced by Sotomayor and Teixeira, to the family of discontinuous vector fields Z_L we obtain a family of regular vector fields which is close to the original family of discontinuous vector fields. In the literature there is a list of codimension one bifurcation, in the Filippov sense, presented more completely, in the article of Yu. A. Kuznetsov, A. Gragnani e S. Rinaldi, One-Parameter Bifurcations in Planar Filippov Systems, Int. Journal of Bifurcation and Chaos, vol. 13, No. 8: 2157--2188, (2003). Some of those cases was already known by Kozlova, Filippov and Machado. In this work we propose to study the bifurcations of some of those cases, presented in the article of Kuznetsov et. al, by the method of regularization of those families. In this thesis we justify mathematically the following conclusion: The bifurcations of the analysed discontinuous families are completelly known by the bifurcations contained in the respective regularized families, using the methods of the classical theory of regular vector fields.

Seja M um conjunto compacto e conexo do plano que seja a união dos subconjuntos conexos N e S. Seja Z_L=(X_L,Y_L) uma família a um parâmetro de campos vetoriais descontínuos, onde X_L está definida em N e Y_L em S. Ambos os campos X_L e Y_L, assim como as suas dependências em L, são suaves i. e. de classe C^\\infty; a descontinuidade acontece na fronteira comum entre N e S. O objetivo deste trabalho é estudar as bifurcações que ocorrem em certas famílias de campos vetoriais descontínuos seguindo as convenções de Filippov. Aplicando o método da regularização, introduzido por Sotomayor e Teixeira e posteriormente aprofundado por Sotomayor e Machado à família de campos vetoriais descontínuos Z_L obtemos uma família de campos vetoriais suaves que é próxima da família descontínua original. Usamos esta técnica de regularização para estudar, por comparação com os resultados clássicos da teoria suave, as bifurcações que ocorrem nas famílias de campos vetoriais descontínuos. Na literatura há uma lista de bifurcações de codimensão um, no contexto de Filippov, apresentada mais completamente, no artigo de Yu. A. Kuznetsov, A. Gragnani e S. Rinaldi, One-Parameter Bifurcations in Planar Filippov Systems, Int. Journal of Bifurcation and Chaos, vol. 13, No. 8: 2157--2188, (2003). Alguns dos casos dessa lista já eram conhecidos por Kozlova, Filippov e Machado. Neste trabalho nos propomos a estudar as bifurcações de alguns dos casos, apresentados no artigo de Kuznetsov et. al, através do método da regularização dessas famílias. Nesta Tese consubstanciamos matematicamente a seguinte conclusão: As bifurcações das famílias descontínuas analisadas ficam completamente conhecidas através das bifurcações apresentadas pelas respectivas famílias regularizadas, usando recursos da teoria clássica suave. / Let M be a connected and compact set of the plane which is the union of the connected subsets N and S. Let Z_L=(X_L,Y_L) be a one-parameter family of discontinuous vector fields, where X_L is defined on N and Y_L on S. The two fields X_L, Y_L and their dependences on L are smooths, i. e., are of C^\\infty class; the discontinuity happens in the common boundary of N and S. The objective of this work is to study the bifurcations which occurs in certains families of discontinuous vector fields following the conventions of Filippov. Applying the regularization method, introduced by Sotomayor and Teixeira, to the family of discontinuous vector fields Z_L we obtain a family of regular vector fields which is close to the original family of discontinuous vector fields. In the literature there is a list of codimension one bifurcation, in the Filippov sense, presented more completely, in the article of Yu. A. Kuznetsov, A. Gragnani e S. Rinaldi, One-Parameter Bifurcations in Planar Filippov Systems, Int. Journal of Bifurcation and Chaos, vol. 13, No. 8: 2157--2188, (2003). Some of those cases was already known by Kozlova, Filippov and Machado. In this work we propose to study the bifurcations of some of those cases, presented in the article of Kuznetsov et. al, by the method of regularization of those families. In this thesis we justify mathematically the following conclusion: The bifurcations of the analysed discontinuous families are completelly known by the bifurcations contained in the respective regularized families, using the methods of the classical theory of regular vector fields.

Neste trabalho utilizamos técnicas de controle e sincronização de sistemas caóticos, visando o uso delas para comunicação com caos. Aplicamos tais técnicas no circuito elétrico de Matsumoto-Chua. Inicialmente, mostramos a sensibilidade dos atratores deste circuito quando variamos os seus parâmetros. Determinamos as suas bacias de atração. Através da análise biespectral, verificamos que o acoplamento quadrático é alto para o atrator tipo Rössler, e quase nulo para o atrator Espiral-Dupla. Para a caracterização global do circuito, apresentamos diagramas, no espaço de parâmetros, com os valores dos expoentes de Lyapunov ou autocorrelação. A seguir estudamos esse circuito com uma perturbação senoidal. Com isto, identificamos novos cenários para a transição para o caos a partir da quase periodicidade. Duas destas transições foram identificados pela primeira vez nesse circuito. Aplicamos ao circuito cinco métodos de controle de caos: supressão de caos por sincronização de freqüências, controle de órbitas periódicas instáveis pelos métodos OGY e de realitnentação , estabilização no ponto ele equilíbrio (método de Hwang), migração e arraste (método OPCL). Finalmente, consideramos dois circuitos de Matsumo-Chua acoplados e determinamos as suas bacias de sincronização. Mostramos que a sincronização dos circuitos acoplados pode não depender das condições iniciais (fronteira das bacias contínua) ou ser extremamente sensível às condições iniciais (fronteira elas bacias elo tipo crivada ou intercrivada). / In this work we use control and synchronization of chaos techniques aiming their implementation in communicating with chaos. These techniques are applied into the electric circuit of Matsumoto-Chua. Initialty, we show the sensibility of the attractors under parameter variations. We determine the attractor basin of attractions. Through the bi-spectral analysis, we verify that the quadratic coupling is high for the Rössler-type attractor, and almost null for the Double-Scroll attractor. For the global charactcrization of this system, we show parameter diagrams of the Lyapunov exponents or auto-correlation. We also study this circuit under a sinusoidal perturbation. In this configuration, we identify new scenario for the transition to chaos through quasi-periodicity. Two of these transitions are identified by us for the first time in this perturbed circuit. We apply five control of chaos techniques: chaos suppression by frequency synchronization, control of unstable periodic orbits by the OGY and feed-back methods, stabilization of the equilibrium points (Hwang method), migration and entrainment (OPCL method). Finally, we consider two acoupled Matsumoto-Chua\'s circuits and determine their synchronization basins. We show that the synchronization in these coupled circuits may not depend on the initial conditions (continuous synchronization basin boundary) or may depend extremely on the initial conditions (riddled or intermingled synchronization basin boundaries).

Orientador: Rafael Ribeiro Dias Vilela de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Matemática, 2014

Submitted by Ana Livia Rodero null (analivia.alr@gmail.com) on 2017-03-07T13:02:29Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Ana Livia Rodero.pdf: 1161759 bytes, checksum: 274c1765e8f585d91f579d2bde566cb8 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-03-10T17:49:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rodero_al_me_sjrp.pdf: 1161759 bytes, checksum: 274c1765e8f585d91f579d2bde566cb8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-10T17:49:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rodero_al_me_sjrp.pdf: 1161759 bytes, checksum: 274c1765e8f585d91f579d2bde566cb8 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Estudamos dois critérios sobre a não existência ou existência e unicidade de ciclos limites para campos vetoriais planares. Aplicamos esses critérios em algumas famílias de campos vetoriais quadráticos e cúbicos, além de estudarmos uma fórmula explícita para o número de ciclos limites que bifurcam do centro linear x’=-y, y’=x, quando o perturbamos com um campo vetorial polinomial arbitrário de grau n tendo a origem como um ponto singular. Usando o segundo critério, exibimos a configuração dos ciclos limites que bifurcam deste centro. Por fim, apresentamos uma segunda aplicação do segundo critério, onde mostramos que toda configuração finita de curvas fechadas simples do plano é topologicamente realizável como um conjunto de ciclos limites de um campo vetorial polinomial planar. / We study two criteria about the nonexistence or existence and uniquiness of limit cycles of planar vector fields. We apply these criteria to some families of quadratic and cubic polynomial vector fields. In addition to studying an explicit formula for the number of limit cycles wich bifurcate out of the linear centre x’=-y, y’=x, when we perturb it by an arbitrary polynomial vector field of degree n having the origin as a singular point. By the second criterion, we present the shape of the bifurcated limit cycles of this center. Finally, we present a second application of the second criterion, where we show that every finite configuration of disjoint simple closed curves of the plane is topologically realizable as the set of limit cycles of a planar polynomial vector field.

A complexidade da avaliação de segurança em sistemas de potência vem se tornando elevada, principalmente devido ao aumento por demanda de energia elétrica. Diariamente são inseridas cargas de forma sucessiva nos sistemas elétricos, podendo este fato conduzir o sistema ao colapso, caso não haja um planejamento adequado que evite tal ocorrência. Visando evitar um cenário de instabilidade, metodologias de estudo relativas à determinação de máximo carregamento para sistemas elétricos de potência vem sendo estudadas e desenvolvidas. Apesar de apresentarem avanços, este trabalhos possuem limitações que os impedem de serem utilizados em estudos de pré-operação e até em tempo real nos centros de operação. Considerando estas limitações, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia direta e combinada para determinar o ponto de perda de estabilidade do sistema (a máxima transferência de potência, ou o aparecimento de bifurcações de Hopf), a partir de um sistema de equações diferenciais-algébricas. Esta metodologia engloba características fundamentais para os estudos supracitados como velocidade e robustez. Desta forma, um aplicativo computacional para a avaliação de segurança de um sistema de potência baseado na metodologia proposta foi desenvolvido contemplando a determinação da margem de estabilidade devido a bifurcações no sistema de forma eficiente e robusta. Para tanto, esta tese apresenta uma contextualização da necessidade desta ferramenta, realiza modificações na metodologia direta de determinação da margem de estabilidade devido a oscilações no sistema coma finalidade de elevar sua faixa de convergência e desenvolve uma metodologia direta para determinação de bifurcações Sela-Nó. Por fim, o aplicativo final foi validado, utilizando a ferramenta Organon, em diversos sistemas incluindo o sistema interligado nacional modificado, juntamente com a avaliação de uma lista de contingências para o mesmo. / Security assessment complexity in power systems is becoming higher primarily due to increased demand for electricity. Daily, loads are successively connected to the power grids, which can actually lead the system to the collapse, if there is no adequate planning to avoid it. To avoid an instability scenario, methodologies for the determination of maximum loading for a power system have been studied and developed. Inspite of their progress, these works have limitations that prevent them from being used in pre-operation studies and even in real time in operation centers. Considering these limitations, this work presents the development of a direct and combined methodology to determine the operating point where the system stability is lost (the maximum power transfer or the oscillations appearance due to Hopf bifurcation), through differential-algebric equations. This methodology includes fundamental characteristics for the aforementioned studies such as speed and robustness. Thus, a computer application for power system security assessment based on the proposed methodology was developed with the objective of determining efficiently the stability margin due to bifurcations in the system. Therefore, this thesis presents an overview of the need for this tool, as well as changes to the direct method of determining the systems stability margin due to oscilations, with the purpose of increasing its convergence range and develops a methodology for direct determination of saddle-node bifurcations points. Finally, the final developed application is validated, using the Organon tool, in several systems including the national interconnected system modified in which a list of contingencies are evaluated for this system.

A complexidade da avaliação de segurança em sistemas de potência vem se tornando elevada, principalmente devido ao aumento por demanda de energia elétrica. Diariamente são inseridas cargas de forma sucessiva nos sistemas elétricos, podendo este fato conduzir o sistema ao colapso, caso não haja um planejamento adequado que evite tal ocorrência. Visando evitar um cenário de instabilidade, metodologias de estudo relativas à determinação de máximo carregamento para sistemas elétricos de potência vem sendo estudadas e desenvolvidas. Apesar de apresentarem avanços, este trabalhos possuem limitações que os impedem de serem utilizados em estudos de pré-operação e até em tempo real nos centros de operação. Considerando estas limitações, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia direta e combinada para determinar o ponto de perda de estabilidade do sistema (a máxima transferência de potência, ou o aparecimento de bifurcações de Hopf), a partir de um sistema de equações diferenciais-algébricas. Esta metodologia engloba características fundamentais para os estudos supracitados como velocidade e robustez. Desta forma, um aplicativo computacional para a avaliação de segurança de um sistema de potência baseado na metodologia proposta foi desenvolvido contemplando a determinação da margem de estabilidade devido a bifurcações no sistema de forma eficiente e robusta. Para tanto, esta tese apresenta uma contextualização da necessidade desta ferramenta, realiza modificações na metodologia direta de determinação da margem de estabilidade devido a oscilações no sistema coma finalidade de elevar sua faixa de convergência e desenvolve uma metodologia direta para determinação de bifurcações Sela-Nó. Por fim, o aplicativo final foi validado, utilizando a ferramenta Organon, em diversos sistemas incluindo o sistema interligado nacional modificado, juntamente com a avaliação de uma lista de contingências para o mesmo. / Security assessment complexity in power systems is becoming higher primarily due to increased demand for electricity. Daily, loads are successively connected to the power grids, which can actually lead the system to the collapse, if there is no adequate planning to avoid it. To avoid an instability scenario, methodologies for the determination of maximum loading for a power system have been studied and developed. Inspite of their progress, these works have limitations that prevent them from being used in pre-operation studies and even in real time in operation centers. Considering these limitations, this work presents the development of a direct and combined methodology to determine the operating point where the system stability is lost (the maximum power transfer or the oscillations appearance due to Hopf bifurcation), through differential-algebric equations. This methodology includes fundamental characteristics for the aforementioned studies such as speed and robustness. Thus, a computer application for power system security assessment based on the proposed methodology was developed with the objective of determining efficiently the stability margin due to bifurcations in the system. Therefore, this thesis presents an overview of the need for this tool, as well as changes to the direct method of determining the systems stability margin due to oscilations, with the purpose of increasing its convergence range and develops a methodology for direct determination of saddle-node bifurcations points. Finally, the final developed application is validated, using the Organon tool, in several systems including the national interconnected system modified in which a list of contingencies are evaluated for this system.

Submitted by Raul Felipe Appis (raul_appis_2010@hotmail.com) on 2018-03-12T17:34:28Z No. of bitstreams: 1 textodissertacaoRAUL.pdf: 1347871 bytes, checksum: fed2ed8a808775f7df369369cac75556 (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-03-13T18:24:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 appis_rf_me_sjrp.pdf: 1347871 bytes, checksum: fed2ed8a808775f7df369369cac75556 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-13T18:24:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 appis_rf_me_sjrp.pdf: 1347871 bytes, checksum: fed2ed8a808775f7df369369cac75556 (MD5) Previous issue date: 2018-03-02 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho, nosso principal objetivo é estudar a existência e estabilidade de ciclos limite de costura em sistemas lineares planares de Filippov descontínuos obtidos pela agregação de dois sistemas lineares planares do tipo foco, e tendo apenas um ponto de equilíbrio. Ao usar uma forma normal adequada com cinco parâmetros, é realizado um estudo completo de algumas aplicações de Poincaré. São encontradas diferentes bifurcações que são responsáveis pelo aparecimento de ciclos limite de costura e regiões abertas no espaço de parâmetros com nenhum, um, dois e três ciclos limite de costura. / In this work our main aim is to study the existence and stability of crossing limit cycles in planar linear systems of discontinuous Filippov obtained by the aggregation of two planar linear systems of focus type, and having only one equilibrium point is considered. By using an adequate normal form with five parameters, a thorough study of some Poincar´e maps is performed. Different bifurcations which are responsible for the appearance of crossing limit cycles are detected and open regions in the parameters space with none, one, two and three crossing limit cycles are found. / 2015/24803-0

Neste trabalho utilizamos técnicas de controle e sincronização de sistemas caóticos, visando o uso delas para comunicação com caos. Aplicamos tais técnicas no circuito elétrico de Matsumoto-Chua. Inicialmente, mostramos a sensibilidade dos atratores deste circuito quando variamos os seus parâmetros. Determinamos as suas bacias de atração. Através da análise biespectral, verificamos que o acoplamento quadrático é alto para o atrator tipo Rössler, e quase nulo para o atrator Espiral-Dupla. Para a caracterização global do circuito, apresentamos diagramas, no espaço de parâmetros, com os valores dos expoentes de Lyapunov ou autocorrelação. A seguir estudamos esse circuito com uma perturbação senoidal. Com isto, identificamos novos cenários para a transição para o caos a partir da quase periodicidade. Duas destas transições foram identificados pela primeira vez nesse circuito. Aplicamos ao circuito cinco métodos de controle de caos: supressão de caos por sincronização de freqüências, controle de órbitas periódicas instáveis pelos métodos OGY e de realitnentação , estabilização no ponto ele equilíbrio (método de Hwang), migração e arraste (método OPCL). Finalmente, consideramos dois circuitos de Matsumo-Chua acoplados e determinamos as suas bacias de sincronização. Mostramos que a sincronização dos circuitos acoplados pode não depender das condições iniciais (fronteira das bacias contínua) ou ser extremamente sensível às condições iniciais (fronteira elas bacias elo tipo crivada ou intercrivada). / In this work we use control and synchronization of chaos techniques aiming their implementation in communicating with chaos. These techniques are applied into the electric circuit of Matsumoto-Chua. Initialty, we show the sensibility of the attractors under parameter variations. We determine the attractor basin of attractions. Through the bi-spectral analysis, we verify that the quadratic coupling is high for the Rössler-type attractor, and almost null for the Double-Scroll attractor. For the global charactcrization of this system, we show parameter diagrams of the Lyapunov exponents or auto-correlation. We also study this circuit under a sinusoidal perturbation. In this configuration, we identify new scenario for the transition to chaos through quasi-periodicity. Two of these transitions are identified by us for the first time in this perturbed circuit. We apply five control of chaos techniques: chaos suppression by frequency synchronization, control of unstable periodic orbits by the OGY and feed-back methods, stabilization of the equilibrium points (Hwang method), migration and entrainment (OPCL method). Finally, we consider two acoupled Matsumoto-Chua\'s circuits and determine their synchronization basins. We show that the synchronization in these coupled circuits may not depend on the initial conditions (continuous synchronization basin boundary) or may depend extremely on the initial conditions (riddled or intermingled synchronization basin boundaries).