写一下将Duffing周期系统变成自治系统计算Lyapunov指数的MATLAB代码
时间: 2024-06-10 18:09:49 浏览: 260
求解Lyapunov指数的matlab程序
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以下是将Duffing周期系统变成自治系统计算Lyapunov指数的MATLAB代码:
```
% 定义Duffing周期系统
function dxdt = duffing(t,x)
alpha = 0.3;
beta = -0.1;
delta = 1.0;
omega = 1.2;
dxdt = [x(2); -delta*x(2) - alpha*x(1) - beta*x(1)^3 + delta*cos(omega*t)];
% 定义计算Lyapunov指数的函数
function [lambda, traj] = lyapunov(func, tspan, x0, d0, n)
[~, traj] = ode45(func, tspan, x0);
m = length(x0);
d = d0/norm(d0);
lambda = 0;
for i=1:length(traj)-n
x = traj(i,:)';
for j=1:n
y = traj(i+j,:)';
[~, J] = ode45(func, [0 1], y);
d = J(end,1:m)'*d/norm(J(end,1:m)'*d);
end
lambda = lambda + log(norm(J(end,1:m)'*d));
end
lambda = lambda/(length(traj)-n);
lambda = lambda/tspan(end);
end
% 使用定义好的函数计算Lyapunov指数
tspan = [0:0.01:1000];
x0 = [0.1; 0.1];
d0 = [0.001; 0.001];
n = 10;
[lambda, traj] = lyapunov(@duffing, tspan, x0, d0, n);
% 绘制系统轨迹和Lyapunov指数
figure(1)
plot(traj(:,1), traj(:,2))
xlabel('x')
ylabel('y')
figure(2)
plot(tspan(1:end-n), lambda*ones(length(tspan(1:end-n)),1))
xlabel('t')
ylabel('Lyapunov exponent')
```
代码中,`duffing`函数定义了Duffing周期系统的ODE方程。`lyapunov`函数计算给定ODE方程的Lyapunov指数,使用`ode45`求解ODE方程,计算相邻两个状态之间的扰动,并通过积分计算扰动向量的大小。最后,计算所有扰动向量的平均长度并取对数,得到Lyapunov指数。
在主函数中,定义了一些系统参数(alpha、beta、delta和omega),以及计算Lyapunov指数所需的一些变量(tspan、x0、d0和n)。然后,调用`lyapunov`函数计算Lyapunov指数,并将系统轨迹和Lyapunov指数绘制在两个图中。
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