Katedra Dynamiki Maszyn K-13
Kierownik:
prof. dr hab. inż. Tomasz Kapitaniak
Potencjalni promotorzy:
prof. dr hab. inż. Tomasz Kapitaniak,
prof. dr hab. inż. Przemysław Perlikowski,
prof. dr hab. inż. Andrzej Stefański,
dr hab. inż. Piotr Brzeski,
dr hab. inż. Artur Dąbrowski
Osoba do kontaktu:
prof. dr hab. inż. Tomasz Kapitaniak, telefon: 48- 42-631-22-31, k-13@adm.p.lodz.pl
Zakres działalności:
Główne obszary zainteresowań badawczych związane są z:
- badaniami nad stanami chimerycznymi i chimero-podobnymi,
- tłumieniem drgań, metodami probabilistycznymi oraz dynamiką układów niegładkich,
- nieciągłymi układami dynamicznymi i problemami ich sterowania.
Działalność obecna:
Badamy zjawiska stanów chimerycznych i powiązanych z nimi stanów chimeropodobnych w sieciach sprzężonych oscylatorów nieliniowych. Rozważane modele są zwyczajowo zaaranżowane w postaci pętli z lokalnymi bądź nielokalnymi połączeniami. Analizujemy możliwości zaistnienia chimery, jej właściwości i możliwe przejścia pomiędzy różnego rodzaju zachowaniami. Badane systemy są powiązane z układami mechanicznymi, sztucznymi przepływami i złożonymi mapami.
Działalność badawcza skupiona jest również na analizie możliwości tłumienia drgań mechanicznych przy wykorzystaniu dynamicznych tłumików drgań. Opracowaliśmy nowy typ tłumika wyposażony w interter oraz bezstopniową przekładnię, która pozwala w płynny sposób zmieniać częstość drgań własnych dynamicznego tłumika drgań i efektywnie pochłaniać energię z układów mechanicznych. Korzystamy również z probabilistycznych metod do analizy układów dynamicznych.
Rozwijamy nową metodę estymacji wykładników Lapunowa i badamy nową metodę optymalizacji sterowania w niegładkich układach dynamicznych. Ponadto, modelujemy i analizujemy numerycznie jednokierunkowo sprzężone, identyczne układy dynamiczne w różnych konfiguracjach oraz opracowujemy nowy model tarcia, który uwzględnia tzw. efekt odwzorowania.
Przyszłe działania:
Kontynuacja obecnych badań, generalizacja wyników oraz opis nowych rodzajów zjawisk możliwych do zaobserwowania w złożonych układach dynamicznych.
Publikacje/patenty/nagrody/granty:
- F. Hellmann, P. Schultz, P. Jaros, R. Levchenko, T. Kapitaniak, J. Kurths, Y. Maistrenko, Network-induced multistability through lossy coupling and exotic solitary states, Nature Communications 11, 592 (2020).
- M. Balcerzak, A. Dabrowski, B. Blazejczyk–Okolewska, A. Stefanski, Determining Lyapunov exponents of non-smooth systems: Perturbation vectors approach, Mechanical Systems and Signal Processing, 141, 106734 (2020).
- P. Brzeski, A.S.E. Chong, M. Wiercigroch, P. Perlikowski, Impact adding bifurcation in an autonomous hybrid dynamical model of church bell, Mechanical Systems and Signal Processing 104, 716 (2018).
Prowadzimy następujące projekty badawcze:
Solitary states in coupled oscillators (Program OPUS NCN); Mitigation of vibrations by tuned mass damper with inerter and nonlinear damper (Program OPUS NCN); Multi-frequency quasiperiodic solutions in coupled oscillator systems (Program OPUS NCN); Sample based approach for simultaneous estimation of different stability measures for multistable dynamical systems (Program SONATA NCN); Chimera and chimera-like states in networks of coupled oscillators with moving support (Program SONATA NCN); Simple numerical method of constrained control optimization for discontinuous systems based on Fourier series (Program PRELUDIUM NCN).
Nagrody i stypendia:
Nagroda za Wybitne Osiągnięcia Przyczyniające się do Rozwoju Nauki dla Młodych Uczonych, Polska Akademia Nauk (P. Perlikowski, P. Brzeski, D. Dudkowski); Stypendium Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego dla wybitnych młodych naukowców (P. Perlikowski, P. Brzeski, D. Dudkowski); Nagroda Prezesa Rady Ministrów za działalność naukową: najlepsza rozprawa doktorska w roku 2017 (P. Jaros, P. Brzeski); Stypendium START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, (P. Perlikowski, P. Brzeski, P. Jaros, D. Dudkowski).
Słowa kluczowe:
stany chimeryczne, multistabilność, ukryte atraktory, synchronizacja, złożone systemy, bifurkacje, chaos, tłumienie drgań, układy nieciągłe, tarcie suche, modelowanie wieloskalowe, wykładniki Lapunowa, sterowanie optymalne
Lista propozycji staży w danej grupie badawczej:
Analiza dynamiki różnego rodzaju złożonych systemów z potencjalnymi zastosowaniami.
The portfolio of research groups was created as part of the Programme "STER" – Internationalisation of doctoral schools” as part of the realization of the project “Curriculum for advanced doctoral education & taining – CADET Academy of Lodz University of Technology”.