Optimizing Time Delays for Reconstructing Attractors of Dynamical Systems from Time Series Signals

优化时间延迟以从时间序列信号重建动力系统吸引子

基本信息

  • 批准号:
    07832019
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1996
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Identifying deterministic chaos and its quantitative characterization are very important from the viewpoint of time series analysis based on nonlinear dynamical systems theory. For quantitative characterization of deterministic chaos, there are many statistics, for example, the fractal dimensions, the Lyapunov exponents, the metric entropies and so on.In order to estimate these nonlinear statistics, the first step is the reconstructior of attractors from observed time series'. In order to accomplish the above issue, the embedding theorems by Takens (1981) and Embedology theory by Sauer et al.(1991) are lmportant from theoretical justification.For practical reconstruction of dynamical systems from an observed single variable time series, the theory of embedding proved that the transformation by the time delay coordinates is an embedding if the dimension of reconstructing attractors is at least larger than twice of the box counting dimension of an underlying dynamical system. Although the time delay value in this reconstrution is an arbitrary value under the theoretical situation, in the case of analyzing real time series, which is corrupted by noise and whose length and measurement precision are finite, it is important to set an appropriate value, particularly for continuous data.We propose a novel criterion of deciding time delays for reconstructing attractors from a single variable time series. Our criterion considers higher order correlation functions, and finds the convergence values of the extrema. In order to see how our method works well, we analyze two numerical examples by observing the shapes of reconstructed attractors and calculating phase space continuities.Our method can be a good criterion to set appropriate time delays on reconstructing attractors as a result.
从基于非线性动力系统理论的时间序列分析的角度来看,确定性混沌的识别及其定量表征是非常重要的。对于确定性混沌的定量描述,有很多统计量,如分形维数、李雅普诺夫指数、度量熵等,为了估计这些非线性统计量,首先要从观测的时间序列中重构吸引子。为了解决这一问题,Takens(1981)的嵌入定理和Sauer等人的嵌入论被证明是有效的。对于从观测到的单变量时间序列重构动力系统的实际问题,嵌入理论证明了,如果重构吸引子的维数至少大于原动力系统盒维数的2倍,则时滞坐标变换是嵌入.虽然在理论上,这种重构方法中的时延值是任意的,但在分析真实的时间序列的情况下,由于时间序列的长度和测量精度都是有限的,因此确定一个合适的时延值是很重要的,特别是对于连续的时间序列,本文提出了一种新的时延判定准则,用于从单变量时间序列重构吸引子。我们的准则考虑高阶相关函数,并找到极值的收敛值。为了验证该方法的有效性,我们通过观察重构吸引子的形状和计算相空间的连续性,分析了两个数值例子,结果表明,该方法可以作为在重构吸引子上设置合适的时间延迟的一个很好的判据.

项目成果

期刊论文数量(38)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T.Ikeguchi et al.: "An Analysis on Nonlinear Statistics of Biological Time Series" Proc.International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications. 2・1. 1169-1172 (1997)
T. Ikeguchi 等:“生物时间序列的非线性统计分析”,非线性理论及其应用国际研讨会 2・1(1997 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
寺崎 健: "経済時系列データの非線形ダイナミカル特性に関する解析" 電子情報通信学会論文誌. J78-A. 1601-1617 (1995)
Ken Terasaki:“经济时间序列数据的非线性动态特性分析”,电子、信息和通信工程师学会汇刊 J78-1617(1995 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Ikeguchi, K.Aihara: "Lyapunov Spectral Analysis on Random Data" International Journal of Bifurcation and Chaos. 7,6. 1267-1282 (1997)
T.Ikeguchi、K.Aihara:“随机数据的李亚普诺夫谱分析”国际分岔与混沌杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Hasegawa, T.Ikeguchi et al.: "An Analysis of Additire Effects of Nonlinear Dynamics for the Combinatorial Optimization" IEICE Trans.Fundamentals. E80-A・1. 206-213 (1997)
M.Hasekawa、T.Ikeguchi 等人:“组合优化的非线性动力学附加效应分析”IEICE Trans.Fundamentals。206-213 (1997)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
A.Tomisaki, T.Ikeguchi et al.: "Deterministic Nonlinear Prediction of Time Series by Radial Basis Function Networks" Proc.International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications. 1・1. 341-344 (1996)
A.Tomisaki、T.Ikeguchi 等人:“基于径向基函数网络的时间序列的确定性非线性预测”Proc.国际非线性理论及其应用研讨会 1・1(1996 年)。
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