Инструкция по использованию
программного комплекса LOCBIF
для исследования состояний равновесия динамических систем.


Для исследования состояний равновесия необходимо использовать программу LBEP, входящую в программный комплекс LOCBIF, для чего в соответствующей директории необходимо набрать в командной строке lbep. После этого на экране появится заставка. Для входа в меню динамических систем достаточно нажать любую клавишу. Выбрав с помощью клавищ вверх/вниз соответствующую динамическую систему, нажмите Enter.

1. Главное меню.

Пункты главного меню расположены в линию вверху экрана. Меню имеет семь пунктов:
Commands, Options, Curves, Compute, Browse, Values и Archive.
Одно из них всегда выделено. Выбор пунктов меню можно осуществлять, используя клавиши влево/ вправо, а также Home и End. При нажатии Enter пункт меню активизируется, при этом, если были выбраны Compute или Browse, программа начнет вычисления, во всех остальных случаях будет предложено соответствующее подменю. Вы также можете сразу активизировать нужный Вам пункт главного меню, нажав соответсвующую номеру меню клавишу F1-F7.

1.1 Commands

Пункт Commands содержит список из пяти команд:
Delete Graphics, Show RHS, Preset Values, Help и Exit.
Для исполнения соответствующей команды необходимо выделить ее, нажимая клавишу вверх/вниз, и нажать клавищу Enter.

Delete graphics - очистка графического окна.

Show RHS - вывод на экран исследуемой системы дифференциальных уравнений.

Preset values - фазовым переменным присваиваются начальные значения (которые были до вычислений)

Help - открывает окошко с подсказкой (на англ. языке)

Exit - выход в меню динамических систем

1.2 Options

Активизация этого пункта вызывает подменю, предлагающие следующие опции:
Pause, Join, Update, Sound, File, Curve Color, Background Color, Axis parametrs, Continuation Parametrs, Orbit Parametrs и Service Parametrs.

Pause - выбор типа паузы. Любое вычисление или Browsing могут быть остановлены. Тип паузы определяет, когда это может быть сделано. Программа позволяет устанавливать три типа паузы.

Pointwise - после каждой посчитанной точки.

Special - только после специальных точек.

No - без пауз.

Выбрать желаемый тип паузы можно нажимая Enter несколько раз, пока не выделится нужный тип.

Join - выбор типа вывода графической информации. Каждая вычисленное значение перменных или управляемых параметров отображается на экране в виде точки. Yes означает что две соседние точки на экране соединяются прямой линией, No - на экране отображаются только точки. Выбрать желаемый тип паузы можно нажимая Enter несколько раз, пока не выделится нужный тип.

Update - способ обновления значений в окне переменных(расположено справа от графического окна). Yes означает, что значения переменных и параметров будут овновляться после каждой рассчитаной точки. No - после специальных точек.

Sound - включает или выключает звуковое сопровождение отображения точек на экран.

File - опция записи в файл. В процессе вычисления возможна запись состояния исследуемой системы в специальный файл с именем result, который находится в директории под названием таким же, как и пункт меню динамических систем, соответсвующий исследуемой системе. Эта опция может принимать три значения:
No, Reduced, Complete.

No - запись в файл не производится

Reduced - в файл пишутся только значения координат точек, на плоскости величин, соответствующим осям абсцисс и ординат. Осями могут быть координаты фазовой точки, текущие параметры динамической системы, время и собственные значения.

Complete - в файл пишется полное состояние системы после каждой расчитанной точки.

Curve Color - смена цвета графического вывода точек и кривых. Выбор цвета осущесвляется нажатем клавиши Enter, при этом выбранный цвет соответствует цвету рамки маленького окна в правом нижнем углу экрана.

Background Color - смена фона графичекого окна, осуществлется нажатием клавиши Enter и соответствует цвету маленького окна в правом углу экрана.

Axis parameters - задание переменных по осям абсцисс и ординат и пределов их изменения.

Continuation Parameters - задание параметров выполнения специальных процедур: нахождение состояний равновесия, построение бифуркационных кривых и т.д. (подробнее см. в руководстве по использованию LOCBIF на англ. языке).

H0crv - начальный шаг движения по параметру

Hmxcrv - максимальный шаг движения по параметру

Maxit - максимальное число итерации процедуры Ньютона

Описание других параметров см. в руководстве по использованию LOGBIF на англ. языке.

Orbit parameters - задание параметров процедуры интегрирования системы дифференциальных уравнений. Описание см. в в руководстве по использованию LOCBIF на англ. языке

Service Parameters - задание параметров, контролирующих работу программы.

Flash - мерцание курсора

Messag - включение/выключение сообщений

0 - сообщения выключить
1 - сообщения включить

Maxnpt - максимальное число точек, сохраняемых в буфер

Init - автоматическая инициализация.

0 - запретить предварительную установку нач. усл. и параметров
1 - разрешить предварительную установку нач. усл. и параметров

Для выхода из любого вышеперечисленного подменю нажмите клавишу Esc.

1.3 Curves

Программа LOCBIF позволяет выводить в графическое окно различную графическую информацию, отражающую динамику системы: фазовые портреты, бифуркационные линии и т.д. Тип выводимой кривой можно выбрать в пункте Curves.

Подменю пункта Curves представляет из себя таблицу, состоящую из трех столбцов:
тип кривой;
числа активных параметров, необходимых для построения выбранной кривой;
соответствующая кривой бифуркация.

Под активными подразумеваются параметры, в зависимости от которых будет исследоваться динамика системы и/или строиться соответствующая бифуркационная кривая.

Выбор активных параметров можно осуществить следующим образом: активизировать пункт командного меню Values, клавишами вверх/вниз повести курор к выбранному параметру, нажать Alt-F. Выбранный параметр выделится цветом. Отменить выбранный параметр можно повторным нажатием Alt-F. Для исследования состояний равновесия LOCBIF поддерживает следующие типы кривых:
Equilibrium 1 Кривая состояния равновесия. Используется, например, для нахождения различных бифуркаций при изменении одного управляющего параметра
Fold 2 Кривая бифуркации "складки". Соответствует случаю, когда одно из собственных значений состояния равновесия становится равным нулю (два состояния равновесия сливаются в одно).
Hopf 2 Кривая бифуркации Хопфа. Обращение в нуль действительной части пары комплексно-сопряженных собственных значений состояния равновесия.
Double
Eigenvalue
2 Кривая, соответствующая случаю двух одинаковых собственных значений.
Double
Zero
3 Кривая бифуркации Богданова - Такенса.
Cusp 3 Кривая бифуркации сборки. Три состояния равновесия сливаются в одно.
Orbit 0 Построение фазовых траекторий.
Сurve 1 Кривая состояния равновесия без бифуркационного анализа. Используется, например, для построения зависимости, отражающей изменение координат состояния равновесия при изменении параметра.
Описание других состояний равновесий можно найти в руководстве по использоавнию программного комплекса LOCBIF на англ. языке.

1.4 Value

Данный пункт меню предназначен для изменения значений переменных и параметров, приведенных в окне переменных. Окно переменных находится справа от графического окна. В нем приводятся все переменные, параметры системы и их значения, а также имена и значения специальных функций, если они используются.

Как Re(i) и Im(i) обозначены действительная и мнимая часть i-го собственного значения соответственно.

Активизируя пункт Value, Вы получаете доступ в окно переменных. Перемещая курсор нажатием вверх/вниз, выбирается переменная или параметр, значение которой(ого) нужно изменить.

1.5 Compute

При активизации этого пункта меню программа начинает вычисления в соответсвии с выбранными в описанных выше пунктах меню опциями и начальными условиями.

Кривая, выбранная пользователем, строится как упорядоченная последовательность точек. Процесс вычисления включает в себя графическое отображение точки, запись значений переменных и параметров в окно значений и в буфер, вывод соответствующих сообщений и т.д.

Процесс вычисления автоматически прерывается, в соответствии с текущем значением опции Pause (см. главу 1.2). Продолжить вычисление можно нажатием клавиши Enter. Процесс вычисления может быть прерван нажатием клавиш Ins и Esc. При этом в первом случае в окно значений вносится значение последней вычисленной точки, и следующее вычисление начинается именно с них. В случае прерывания, вызванного нажатием Esc, значения, соответствующие последней точке, не сохраняются в окне значений.

1.6 Browse

Все вычисленные кривые сохраняются в буфере. Восстановить их можно активизацией пункта Browse.

2. Работа с программой LBEP.

Ниже приводится примерный набор операций, необходимый для выполнения различных пунктов задания практикума, связанных с численными вычислениями. При необходимости сами операции и их последовательность могут быть изменены. Как уже отмечалось выше (см. пункт 1.2, описание опции File), все значения точек, по которым строятся кривые, могут быть сохранены в файле.

2.1 Построение фазовых портретов.

Для построения фазовых портретов динамической системы с помощью программы LBEP необходимо выполнить следующие операции:
1. Активизировать пункт главного меню Options. Выбрав опцию Axis Parameters задать оси координат и соответствующие пределы изменения переменных.
При необходимости установите также требуемые значения других опций.

2. Активизировав пункт Curve, выберите тип кривой Orbit.

3. Установите необходимые начальные условия и значения параметров, активизировав пункт Value.

4. Вызовите пункт Commands и, воспользовавшись командой Delete Graphics, очистите графическое окно.

5. Активизировав Compute, начните вычисления.

2.2 Исследование устойчивости состояния равновесия.

1.Активизировать пункт главного меню Options. Выбрав опцию Axis Parameters, задать оси координат и соответствующие пределы изменения переменных. Если необходимо, в опции Continuation Parameters установите нужный начальный и максимальный шаг изменения управляющего парамета.

2. Активизировав пункт Curve, выберите тип кривой Equilibrium.

3. Установите необходимые начальные условия и значения параметров, активизировав пункт Value. В этом же пункте, необходимо выбрать параметр, по которому нужно исследовать состояние равновесия на устойчивость. Для этого, подведя курсор к строке с выбранным параметром, нажмите Alt-F.

4. Вызовите пункт Commands и, воспользовавшись командой Delete Graphics, очистите графическое окно.

5. Активизировав Compute, начните вычисления.
Об устойчивости состояния равновесия можно судить по значениям переменных Re(i), Im(i), которые отображаются в окне значений.

2.3 Построение бифуркационных кривых.

Для данного типа заданий предварительно необходимо, руководствуясь пунктом 2.2, найти значения параметров, соответствующие требуемой бифукации, отследить которую можно по значениям переменных Re(i) и Im(i). После чего остановить вычисления, нажав клавишу Ins. Это позволит использоать текущие значения переменных как начальные для последующих вычислений. Затем необходимо проделать следующее:

1.Активизировать пункт главного меню Options. Выбрав опцию Axis Parameters, задать оси координат и соответсвующие пределы изменения переменных. Если необходимо, в опции Continuation Parameters установите нужный начальный и максимальный шаг изменения управляющего парамета (изменить направление построения нужной бифуркационной кривой можно, изменив знак параметра H0crv).

2. Активизировав пункт Curve, выберите тип кривой, соответствующий имеющей место бифуркации.

3. В пункте Value выделите требуемые для данного типа кривой параметры.

4. Активизировав Compute, начните вычисления. Необходимое бифуркационное условие при вычислениях можно отслеживать по значениям переменных Re(i) и Im(i), которые отображаются в окне значений.


File translated from TEX by TTH, version 3.01.
On 3 Apr 2002, 11:28.