|
|
Modelling of Pulse Propagation in Nonlinear Photonic Structures
Sterkhova, Anna ; Richter, Ivan (referee) ; Samek, Ota (referee) ; Petráček, Jiří (advisor)
V současnosti jsme svědky stále zvyšujících se nároku na rychlost přenosu a zpracování signálu a kapacitu pamet’ových zařízení. Proto se pozornost výzkumných pracovníku zaměřuje k plně optickým zařízením, která by mohla splnit zmíněné požadavky. Jednou z intenzívně zkoumaných možností je využití mikroprstencových optických rezonátoru. Při výzkumu je nutné využít numerických metod, které simulují šíření optického záření v dané struktuře. K tomuto účelu existuje celá rada metod, které se liší v efektivitě výpočtu, použitých aproximacích, i možnostech použití. Cílem této práce bylo vyvinout dvě jednoduché a praktické numerické metody pro modelování šíření pulzního záření v nelineárních vlnovodných strukturách. Přítom bylo požadováno, aby, na rozdíl od obecně známé a často využívané metody konečných diferencí v časové oblasti (FD-TD), bylo možné metody snadno aplikovat při studiu nelineárních struktur založených na mikroprstencových rezonátorech. Proto vyvinuté metody používají některé aproximace, zejména aproximaci pomalu proměnné obálky. Výhodou metod je vysoká rychlost a skromné požadavky na výpočetní zdroje. Obě metody vycházejí ze zkutečnosti, že naprostá většina nelineárních struktur založených na mikroprstencových rezonátorech se skládá ze dvou základních prvku: obyčejných vlnovodu a vlnovodných vazebních clenu. První metoda řeší vázané parciální diferenciální rovnice, které popisují šíření obálky pulzu ve struktuře. Přitom je použito tzv. „up-wind“ schéma vhodné pro parciální diferenciální rovnice popisující šíření vln. Druhá metoda vychází z první; rozdíl je v popisu vazby mezi dvěma vlnovody. Pokud se v první metodě uvažuje realistická vazba rozložená na určité délce, pak druhá metoda je založena na představě vazby nacházející se v jednom místě. Díky tomu je možné integrovat příslušné rovnice a dosáhnout výrazného urychlení výpočtu. Kvazianalytický charakter druhé metody umožňuje dále snadnou klasifikaci různých typu ustálených řešení. Vzhledem k těmto vlastnostem byla druhá metoda využita k výzkumu samovolné generace optických pulzu ve strukturách skládajících se z vázaných prstencových rezonátoru. Obě metody, které byly vyvinuty během této práce, představují rychlé a fyzikálně názorné alternativy k metodě FD-TD, a tak lze očekávat, že mohou hrát důležitou roli při výzkumu nelineárních vlnovodných struktur.
|
|
|
Universal and fully analog oscillator with transconductance amplifiers
Kus, Václav ; Zaplatílek, Karel (referee) ; Hruboš, Zdeněk (advisor)
The aim of this thesis is to design a universal analog oscillator using transconductance amplifiers. For studying behaviour of chaotic dynamical systems can be used systems Class C. Suitable way for the purpose modeling dynamic phenomena arising in these systems is an electronic circuit that exhibits the same behavior as modeled system. After familiarization with the basic principles of synthesis of integrators systems, and studying the involvement of frequently used functional blocks were designed the concept of universal chaotic oscillator using transconductance amplifiers. The functionality of this circuit has been verified by PSpice simulation program. A typical feature of chaotic oscillator is extremely sensitivity to initial conditions. Each small change on the initial parameters can lead to major change in the shape of the attractor. The result of this thesis is a functional sample of a universal chaotic oscillator, which was verified by the dynamic behavior of the given differential equations.
|
|
|
Realizations of mathematical model of wind turbulations as lumped electronic circuits
Bürger, David ; Šotner, Roman (referee) ; Petržela, Jiří (advisor)
This semester work deals with implementation of the mathematical model known as modified Lorenz system as an electronic circuit with lumped parameters. Dynamical system is autonomous, deterministic and is described by a set of first-order ordinary differential equations. Our aim is to derive three different circuitry realizations each having specific properties. In the first case realization is canonical in the sense of the integrator block conception where the internal system parameters are adjusted by three potentiometers. Second realization represents modification towards independent adjustment of all four system parameters and, consequently, to tracing dynamical evolution of model solution. Last oscillator, on the contrary to previous circuits, work in current mode rather than voltage regime.
|
|
|
Unconventional Signals Oscillators
Hruboš, Zdeněk ; Galajda, Pavol (referee) ; Štork, Milan (referee) ; Petržela, Jiří (advisor)
Dizertační práce se zabývá elektronicky nastavitelnými oscilátory, studiem nelineárních vlastností spojených s použitými aktivními prvky a posouzením možnosti vzniku chaotického signálu v harmonických oscilátorech. Jednotlivé příklady vzniku podivných atraktorů jsou detailně diskutovány. V doktorské práci je dále prezentováno modelování reálných fyzikálních a biologických systémů vykazujících chaotické chování pomocí analogových elektronických obvodů a moderních aktivních prvků (OTA, MO-OTA, CCII ±, DVCC ±, atd.), včetně experimentálního ověření navržených struktur. Další část práce se zabývá možnostmi v oblasti analogově – digitální syntézy nelineárních dynamických systémů, studiem změny matematických modelů a odpovídajícím řešením. Na závěr je uvedena analýza vlivu a dopadu parazitních vlastností aktivních prvků z hlediska kvalitativních změn v globálním dynamickém chování jednotlivých systémů s možností zániku chaosu v důsledku parazitních vlastností použitých aktivních prvků.
|
|
|
Analysis of Logistic Maps
Adeleke, Joshua Owolabi ; Šremr, Jiří (referee) ; Řehák, Pavel (advisor)
Logistická mapa souvisí s diskrétní logistickou rovnicí. Na rozdíl od svého kontinuálního protějšku vykazuje logistická diferenční rovnice velmi komplikovanou dynamiku včetně chaotiky chování. Tato práce tak zkoumala kvalitativní chování logistické mapy podle pomocí některých matematických nástrojů. Tato dynamika byla studována systematicky, a to tak, aby její povaha byla čistá forma až do bodu, kdy bylo komplikované se s ní vypořádat, byly pečlivě studovány. dále pojem konjugace byl zaměstnán v okamžiku, kdy jeho analytický výpočet představoval být komplikovaný, s čímž byly dále odhaleny jeho vlastnosti. Byly učiněny pozoruhodné závěry, mezi nimiž je popis chaotického chování logistická mapa, jak ji odhaluje její spojení se stanovou mapou. V průběhu této studie tedy existuje další nástroj pro vyšetřování chaotického chování byla poznamenána logistická mapa, která je symbolickou dynamikou, se kterou se bude v budoucnu studovat logistická mapa může zabrat.
|
|
| |
|
|
Bifurcations in a chaotic dynamical system
Kateregga, George William ; Tomášek, Petr (referee) ; Nechvátal, Luděk (advisor)
Dynamical systems possess an interesting and complex behaviour that have attracted a number of researchers across different fields, such as Biology, Economics and most importantly in Engineering. The complex and unpredictability of nonlinear customary behaviour or the chaotic behaviour, makes it strange to analyse them. This thesis presents the analysis of the system of nonlinear differential equations of the so--called Lu--Chen--Cheng system. The system has similar dynamical behaviour with the famous Lorenz system. The nature of equilibrium points and stability of the system is presented in the thesis. Examples of chaotic dynamical systems are presented in the theory. The thesis shows the dynamical structure of the Lu--Chen--Cheng system depending on the particular values of the system parameters and routes to chaos. This is done by both the qualitative and numerical techniques. The bifurcation diagrams of the Lu--Chen--Cheng system that indicate limit cycles and chaos as one parameter is varied are shown with the help of the largest Lyapunov exponent, which also confirms chaos in the system. It is found out that most of the system's equilibria are unstable especially for positive values of the parameters $a, b$. It is observed that the system is highly sensitive to initial conditions. This study is very important because, it supports the previous findings on chaotic behaviours of different dynamical systems.
|
|
|
Solving fractional-order ordinary differential equations via Adomian decomposition method
Šustková, Apolena ; Řehák, Pavel (referee) ; Nechvátal, Luděk (advisor)
This master's thesis deals with solving fractional-order ordinary differential equations by the Adomian decomposition method. A part of the work is therefore devoted to the theory of equations containing differential operators of non-integer order, especially the Caputo operator. The next part is devoted to the Adomian decomposition method itself, its properties and implementation in the case of Chen system. The work also deals with bifurcation analysis of this system, both for integer and non-integer case. One of the objectives is to clarify the discrepancy in the literature concerning the fractional-order Chen system, where experiments based on the use of the Adomian decomposition method give different results for certain input parameters compared with numerical methods. The clarification of this discrepancy is based on recent theoretical knowledge in the field of fractional-order differential equations and their systems. The conclusions are supported by numerical experiments, own code implementing the Adomian decomposition method on the Chen system was used.
|
|
|
In dust we trust
Rujbr, Kamil ; Opekar), Ondřej (referee) ; Rathouský, Luděk (advisor)
Through the papers and canvas I tell the story of everyday addiction that surrounds us. I start from my personal feelings and suck the atmosphere of the city and places from the edge of society. This theme is presented in the form of abstract drawings and paintings, in which certain phases and processes are displayed. I capture chaos in new forms so that the image, even within the technologically advanced and in all directions of the expanding visual culture, does not lose the liveliness, sense and critical justification for its further existence. The paintings and drawings are a visit to the world of people who are not the majority of the world and are all in a way lonely and lonely in their own way.
|
|
|
Equivalent circuit realizations of the simple chaotic oscillators
Kobza, Jaromír ; Dostál, Tomáš (referee) ; Petržela, Jiří (advisor)
The aim of this paper is to introduce with basic theory the problems encountered when considering the circuit implementation of autonomous RC chaotic oscillator with nonlinearity. All oscillator prototypes are based on one type of universal oscillator circuit. This circuit is able to generate a lot of attractors on condition of different entrance parameters. The design is based on a mathematical simulation, which includes the generation of electronic circuit values. The work is focused the transformation of these values to operational circuit configuration and simulation in a circuit simulator. The final task is to acquire chaotic attractors. Oscilloscope and spectrum analyser photos will verify the operation.
|
guest ::
