RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Сибирский журнал индустриальной математики // Архив

Сиб. журн. индустр. матем., 2024, том 27, номер 1, страницы 87–107 (Mi sjim1275)

Дифференциальные уравнения с малым параметром и многопиковые автоколебания

Г. А. Чумаковab, Н. А. Чумаковаcb

a Институт математики им. С. Л. Соболева СО РАН, просп. Акад. Коптюга, 4, г. Новосибирск 630090, Россия
b Новосибирский государственный университет, ул. Пирогова, 2, г. Новосибирск 630090, Россия
c Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, просп. Акад. Лаврентьева, 5, г. Новосибирск 630090, Россия

Аннотация: Работа посвящена изучению нелинейной динамической системы, состоящей из автономных обыкновенных дифференциальных уравнений с двумя быстрыми переменными $x$ и $y$, и одной медленной $z$. Уравнение для переменной $z$ содержит малый параметр $\mu$, причём при $\mu = 0$ система быстрых движений входит в однопараметрическое семейство двумерных подсистем с параметром $z$. Предполагается, что у каждой подсистемы существует грубое периодическое решение $l_z$. Кроме того, в полной системе существует грубое периодическое решение $L$, которое при стремлении $\mu$ к нулю стремится к периодическому решению $l_{z_0}$ при некотором $z=z_0$. В данной работе на трансверсальной площадке к $L$ в плоскости $(y,z)$ построено двумерное точечное отображение Пуанкаре, для которого доказана теорема существования инвариантного многообразия для стационарной точки, соответствующей периодическому решению $L$. Это периодическое решение имеет инвариантное многообразие на гарантированном интервале по переменной $y$ и этот интервал отделён от нуля при стремлении $\mu$ к нулю. Доказанная теорема позволяет сформулировать достаточные условия существования и отсутствия многопиковых автоколебаний в рассмотренной динамической системе. В качестве примера приложения полученных результатов в работе рассмотрена кинетическая модель каталитической реакции окисления водорода на никеле.

Ключевые слова: обыкновенные дифференциальные уравнения, малый параметр, предельный цикл, инвариантное многообразие, отображение Пуанкаре, кинетическая модель, многопиковые автоколебания.

УДК: 517.928.4:517.929.5

Статья поступила: 25.09.2023
Окончательный вариант: 21.01.2024

DOI: 10.33048/SIBJIM.2024.27.107


 Англоязычная версия: Journal of Applied and Industrial Mathematics, 2024, 18:1, 18–35


© МИАН, 2025