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2019 年度 実績報告書

不均一な相互作用を持つネットワークシステムに生じる安定化現象の解析・設計

研究課題

研究課題/領域番号 17K12748
研究機関茨城大学

研究代表者

杉谷 栄規  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (40780474)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード振動停止現象 / 発振器ネットワーク / 遅延結合 / グラフ理論
研究実績の概要

今年度も,結合遅延のバラツキ具合と振動停止現象の安定性について,様々なネットワーク構造で解析を行った.主だった結果を以下に述べる.
リングにショートカットパスを加えたネットワーク構造を考え,リングとショートカットにそれぞれ異なる遅延を与え,振動停止現象の安定性を検証した.昨年度は,2種類の遅延のみ扱ったが,今年度は3種類の遅延に拡張した.3種類の遅延の比が特定の値であれば,1種類の遅延の場合に比べ,非常に広い安定領域が得られる事を明らかにした.
2つの全結合ネットワークを1本のブリッジパスで結合したバーベルグラフ構造において,全結合内の遅延とブリッジパス内の遅延を異なる値に設定し,振動停止の安定性と遅延のバラツキとの関係を調査した.安定性解析の結果,全結合を構成する発振器の数が増加すると,安定性は全結合内の遅延の値に支配されることを明らかにした.
非対称遅延結合されたツリーグラフ構造を持つ発振器ネットワークの検証をおこなった.ツリーグラフ構造が巡回したグラフ構造を持たないという特徴を利用することで,ある条件を満たす非対称遅延ネットワークの安定性が,対称遅延ネットワークの安定性と等価になることを示した.上記結果は,1本の論文としてジャーナルに提出済みである.
研究全体を通じ,様々なネットワーク構造で,振動停止現象と結合遅延のバラツキとの関係を調査してきた.一様な遅延に比べ,非一様な遅延の方が,より広い安定領域を持つことを明らかにした.一般的に結合遅延の数(種類)が増えると,安定性の解析が非常に困難になるが,制御工学で用いられる周波数領域での解析や,行列のブロック対角化などを駆使することで,容易に解析できることを示した.
発振器ネットワークでは,振動停止現象以外にも同期現象をはじめ様々な自己組織化がみられるので,そうした他の自己組織化現象の制御・設計も今後の課題である.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Northwestern University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Northwestern University
  • [学会発表] Experimental validation of overcoming odd number property of amplitude death2020

    • 著者名/発表者名
      Jiro Ueda and Yoshiki Sugitani
    • 学会等名
      Proc. an international conference on chaos and nonlinear dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Amplitude death in delay-coupled oscillators with barbell graph2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Sugitani
    • 学会等名
      Proc. International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 国際学会
  • [学会発表] 3つの異なる結合遅延を持つ遅延結合発振器ネットワークに生じる振動停止現象の安定性解析2019

    • 著者名/発表者名
      河野寿明・杉谷栄規
    • 学会等名
      非線形問題研究会
  • [学会発表] 有向グラフ構造を持つ遅延結合ベルヌーイ写像系にカオス同期を生じさせるパラメータ設計2019

    • 著者名/発表者名
      飯塚哲也・杉谷栄規
    • 学会等名
      非線形問題研究会

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公開日: 2021-01-27  

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