Diseño y implementación de un sistema caótico de orden fraccional variable en el tiempo
Autores: Arcolu, Burak
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño y implementación de un sistema caótico de orden fraccional variable en el tiempo
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Diseño de circuitos
Sistemas caóticos de orden fraccional variables en el tiempo
Aproximación de funciones de transferencia
Integradores de orden fraccional variable
Análisis en el dominio de Laplace
Método de Grünwald-Letnikov
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta una metodología de diseño de circuitos para la realización analógica de sistemas caóticos de orden fraccional variables en el tiempo. Aunque la mayoría de los estudios existentes implementan tales sistemas cambiando entre dos o más órdenes fraccionales constantes, estos enfoques se vuelven imprácticos cuando el orden fraccional cambia suavemente con el tiempo. Para superar esta limitación, el método propuesto introduce una aproximación de función de transferencia específicamente diseñada para integradores de orden fraccional variables. La formulación se basa en una definición lineal e invariante en el tiempo del operador de orden fraccional, asegurando la compatibilidad con el análisis en el dominio de Laplace. Bajo la condición de que la función de orden fraccional sea transformable por Laplace y que la pendiente de su gráfico de Bode se encuentre entre dB/década y 0 dB/década, el sistema se realiza utilizando amplificadores operacionales y componentes RC estándar. El método de Grünwald-Letnikov se emplea para el cálculo numérico de retratos de fases, los cuales luego se comparan con resultados de simulación y experimentales. La fuerte concordancia entre estos resultados confirma la efectividad del método propuesto.
Descripción
Este documento presenta una metodología de diseño de circuitos para la realización analógica de sistemas caóticos de orden fraccional variables en el tiempo. Aunque la mayoría de los estudios existentes implementan tales sistemas cambiando entre dos o más órdenes fraccionales constantes, estos enfoques se vuelven imprácticos cuando el orden fraccional cambia suavemente con el tiempo. Para superar esta limitación, el método propuesto introduce una aproximación de función de transferencia específicamente diseñada para integradores de orden fraccional variables. La formulación se basa en una definición lineal e invariante en el tiempo del operador de orden fraccional, asegurando la compatibilidad con el análisis en el dominio de Laplace. Bajo la condición de que la función de orden fraccional sea transformable por Laplace y que la pendiente de su gráfico de Bode se encuentre entre dB/década y 0 dB/década, el sistema se realiza utilizando amplificadores operacionales y componentes RC estándar. El método de Grünwald-Letnikov se emplea para el cálculo numérico de retratos de fases, los cuales luego se comparan con resultados de simulación y experimentales. La fuerte concordancia entre estos resultados confirma la efectividad del método propuesto.