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平面分段光滑Liénard微分系统的动力学分析

批准号:
12071091
项目类别:
面上项目
资助金额:
51.0 万元
负责人:
李时敏
依托单位:
学科分类:
常微分方程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李时敏

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
分段光滑微分系统的动力学分析是微分方程定性理论研究中的热点问题之一。与光滑微分系统相比,分段光滑微分系统的动力学研究无论从方法还是理论上都还很不完善。.本项目研究平面分段光滑Liénard微分系统的动力学行为。内容主要包括:1、研究分段线性Liénard微分系统的极限环个数,有限奇点和无穷远点的定性性质,进而给出系统的全局相图。 2、讨论分段光滑Liénard微分系统的Hopf分支和Poincaré分支,得到此类系统的极限环最大个数,从而补充和改进现有结果。3、推导分段光滑Liénard快慢系统的焦点量和慢发散量积分公式,为探讨鸭极限环的环性问题提供理论工具。.分段光滑微分系统具有丰富的动力学行为,其极限环分支问题与弱化Hilbert第16问题密切相关。此外,分段光滑Liénard微分系统广泛存在于电气工程、自动控制、种群生物学领域。因此本项目的研究有着重要的理论意义、学术价值和应用前景。
英文摘要
Dynamic analysis of piecewise smooth differential systems is one of the hot topics in qualitative theory of differential equations. Compared with the smooth differential systems, dynamic research of piecewise smooth differential systems is far from perfect both in method and theory..This project investigates the dynamical behaviors of planar piecewise smooth Liénard differential systems.The contributions of this project are presented as follows: 1、Consider the number of limit cycles of piecewise linear Liénard differential systems, discuss the qualitative properties of finite and infinite equilibrium, thus we can obtain the global phase portraits of these systems. 2、Study the maximun number of limit cycles for piecewise smooth Liénard differential systems via the Hopf bifurcation and Poincaré bifurcation, then supplement and improve the known results. 3、Deduce the focal values and slow divergence integral of piecewise smooth Liénard slow-fast systems, which can be used to studing the cyclicity of canard limit cycles..Piecewise smooth differential systems have abundant dynamical behaviors, and bifurcation of limit cycles is closely related to weak Hilbert's 16th problem. In addition, piecewise smooth Liénard differential systems are widely used in electrical engineering、automatic control、mathematical biology and other fields. Therefore, the research of this project has important theoretical significance, academic value and application prospects.
本项目主要研究平面分段光滑Liénard微分系统的全局动力学。首先,证明了平面分段线性折射系统至多存在一个极限环,解决了西班牙学者Freire等人在2013年于《Progress and Challenges in Dynamical Systems》会议上提出的公开问题。在此基础上,进一步得到了平面分段线性折射系统的全局相图。其次,本项目致力于将定性理论中的一些经典方法和结果扩展到分段光滑微分系统。例如,将Poincaré-Bendixson指数公式推广到分段光滑微分系统,为计算其奇点指数提供了几何方法;将无穷远奇点的Poincaré紧致化方法推广到n维分段光滑微分系统,从而为高维系统的全局相图研究提供了新的工具。最后,借助几何奇异摄动理论,研究了几类分段光滑捕食系统的动力学行为。本项目的研究结果不仅加深了对分段光滑微分系统动力学行为的理解,还为揭示新的分岔现象提供了新的思路。
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