J 2023

Embedding nonlinear systems with two or more harmonic phase terms near the Hopf–Hopf bifurcation

ECLEROVÁ, Veronika, Lenka PŘIBYLOVÁ a André E. BOTHA

Základní údaje

Originální název

Embedding nonlinear systems with two or more harmonic phase terms near the Hopf–Hopf bifurcation

Autoři

ECLEROVÁ, Veronika (203 Česká republika, garant, domácí), Lenka PŘIBYLOVÁ (203 Česká republika, domácí) a André E. BOTHA

Vydání

Nonlinear Dynamics, Springer Nature B.V. 2023, 0924-090X

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10102 Applied mathematics

Stát vydavatele

Nizozemské království

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 5.600 v roce 2022

Kód RIV

RIV/00216224:14310/23:00130030

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

000863219300004

Klíčová slova anglicky

Numerical continuation; Hopf–Hopf bifurcation; Neimark–Sacker bifurcation; Josephson junction; Normal form

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 11. 3. 2024 08:15, Mgr. Marie Šípková, DiS.

Anotace

V originále

Nonlinear problems involving phases occur ubiquitously throughout applied mathematics andphysics, ranging from neuronal models to the search for elementary particles. The phase variables present in such models usually enter as harmonic terms and, being unbounded, pose an open challenge for studying bifurcations in these systems through standard numerical continuation techniques. Here, we propose to transform and embed the original model equations involving phases into structurally stable generalized systems that are more suitable for analysis via standard predictor–corrector numerical continuation methods. The structural stability of the generalized system is achieved by replacing each harmonic term in the original system by a supercritical Hopf bifurcation normal form subsystem. As an illustration of this general approach, specific details are provided for the ac-driven, Stewart–McCumber model of a single Josephson junction. It is found that the dynamics of the junction is underpinned by a two-parameter Hopf–Hopf bifurcation, detected in the generalized system. The Hopf–Hopf bifurcation gives birth to an invariant torus through Neimark–Sacker bifurcation of limit cycles. Continuation of the Neimark–Sacker bifurcation of limit cycles in the two-parameter space provides a complete picture of the overlapping Arnold tongues (regions of frequency-locked periodic solutions), which are in precise agreement with the widths of the Shapiro steps that can be measured along the current–voltage characteristics of the junction at various fixed values of the ac-drive amplitude.

Návaznosti

EF16_013/0001761, projekt VaV
Název: RECETOX RI
EF17_043/0009632, projekt VaV
Název: CETOCOEN Excellence
MUNI/A/1342/2021, interní kód MU
Název: Matematické a statistické modelování 6 (Akronym: MaStaMo6)
Investor: Masarykova univerzita, Matematické a statistické modelování 6
MUNI/A/1615/2020, interní kód MU
Název: Matematické a statistické modelování 5 (Akronym: MaStaMo5)
Investor: Masarykova univerzita, Matematické a statistické modelování 5
90121, velká výzkumná infrastruktura
Název: RECETOX RI