Пусть имеется динамическая система:
|
|
(17.1) |
где х - N-мерный вектор состояний.
Выберем в фазовом пространстве две близкие фазовые точки х1 и х2,
проведём из них траектории (х1(t) и х2(t)) и проследим, как при эволюции системы (17.1) будет изменяться
расстояние d между соответствующими точками этих траекторий:
Если динамика системы (17.1) является хаотической, d(t) с течением времени будет экспоненциально
возрастать:
Отсюда найдём среднюю скорость экспоненциального расхождения траекторий:
или, точнее,
Величина h называется энтропией Колмогорова-Синая или КС-энтропией.
Используя КС-энтропию, можно определить, каким является исследуемый режим - хаотическим или регулярным.
В частности, если динамика системы является периодической или квазипериодической, то с течением времени
расстояние d(t) не возрастает и КС-энтропия равна нулю (h = 0). При наличии в системе
устойчивой неподвижной точки d(t) 0 и h < 0. В случае хаотической динамики системы
КС-энтропия больше нуля (h > 0).
КС-энтропия - это максимальный из характеристических показателей Ляпунова,
позволяющих судить о скорости, с которой утрачивается информация о начальном состоянии. Спектр показателей
Ляпунова даёт возможность качественно оценить свойства локальной устойчивости аттрактора.
|