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