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Tipo: TCC
Título: Estudo de sistemas dinâmicos não lineares
Autor(es): Hissa, Lara Domingos
Orientador: Reis, Saulo Davi Soares e
Palavras-chave: Sistemas dinâmicos não lineares;Equações governantes;Aprendizado de máquina;Equações de Lorenz
Data do documento: 2022
Citação: HISSA, Lara Domingos. Estudo de sistemas dinâmicos não lineares. 2022. 40 f. Monografia (Graduação em Física Bacharelado) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Resumo: Neste trabalho apresentamos um estudo sobre sistemas dinâmicos não lineares e o processo qualitativo e quantitativo para encontrar as soluções de suas equações governantes. Encontramos soluções numéricas aproximadas usando o algoritmo Runge-Kutta de quarta ordem. Aplicamos métodos de aprendizado de máquina para encontrar e prever o comportamento do sistema a partir dos dados coletados sobre ele, supondo que a sua equação governante ainda não fosse conhecida. Os métodos utilizados foram as regressões Ridge e Lasso, as quais apresentam um termo de regularização sobre os coeficientes que regem as equações de movimento. Empregamos todos esses mecanismos nas equações de Lorenz. Obtemos pelo Runge-Kutta de quarta ordem as soluções numéricas e o comportamento por meio das equações governantes e dos parâmetros iniciais; pelas regressões obtemos o comportamento e produzimos previsões a partir do conjunto de dados das velocidades e dos estados coletados no sistema. Concluímos que as regressões utilizadas se aproximaram do comportamento previsto pela literatura, mas não foram o suficiente para extrair os coeficientes exatos que acompanham as equações governantes do sistema de tal forma que as identificassem.
Abstract: In this work we present a study on nonlinear dynamical systems and the qualitative and quantitative process to find the solutions of their governing equations. We found approximate numerical solutions using the fourth-order Runge-Kutta algorithm. We apply machine learning methods to find and predict the system’s behavior from the data collected about it, assuming that its governing equation was not yet known. The methods used were the Ridge and Lasso regressions which present a regularization term on the coefficients that govern the equations of motion. We apply all these mechanisms in the Lorenz equations. We obtain by the fourth order Runge-Kutta the approximate solutions and the behavior through the governing equations and the initial parameters; through regressions we obtain the behavior and produce predictions from the data set of velocities and states collected in the system. We conclude that the regressions used approached the behavior predicted by the literature but were not enough to extract the exact coefficients that accompany the governing equations of the system in such a way as to identify them.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/63898
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