Journals / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi / 2006 / Cilt: 21 - Sayı: 4

A study on the chaotic time series analysis

Kaotik zaman serisinin analizi üzerine bir araştırma

Pages
759–779
Publication Date
2022-10-18
DOI
—
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

Particularly, some previous studies on the time series obtained from physiologic systems are summarized in the study.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:The dynamic systems are analyzed by using linear and/or nonlinear methods in the previous studies.
📊
Key Findings & Data:Although the linear methods used for stable linear systems, generally fails at the nonlinear analysis, however, they give intuition about the problem.
💡
Conclusion & Impact:Particularly, some previous studies on the time series obtained from physiologic systems are summarized in the study.
🔬Design:Research Article
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Domain Parameters

Abstract

The dynamic systems are analyzed by using linear and/or nonlinear methods in the previous studies. Although the linear methods used for stable linear systems, generally fails at the nonlinear analysis, however, they give intuition about the problem. Due to a nonlinear variable in the difference equations describing the dynamic systems, unpredictable dynamics may occur. The chaos theory or nonlinear analysis methods are used to examine such dynamics systems. The chaos that expresses an irregular condition can be characterized by “sensitive dependence on initial conditions”. If the difference equations of a dynamic system are known, it can be easily found how can behave the system dynamics due to initial conditions. However since the initial conditions of the experimental time series are not exactly known, analysis of such systems those are measured is difficult. In this study, the methods for the chaotic analysis of the time series, obtained based on the discrete or continuous measurements of a variable are investigated. The chaotic analysis methods have been applied on the time series of various systems. Particularly, some previous studies on the time series obtained from physiologic systems are summarized in the study.

Özet

Bu güne kadar yapılan çalışmalarda, dinamik sistemler doğrusal ve/veya doğrusal olmayan metotlar kullanılarak incelenmişlerdir. Kararlı doğrusal sistemler için kullanılan doğrusal metotlar, doğrusal olmayan analizlerde genellikle başarısız olmakla beraber, yol gösterici olarak kullanılabilmektedir. Dinamik bir sistemi tanımlayan fark denklemlerindeki doğrusal olmayan bir değişkenden dolayı, önceden bilinemeyen dinamikler meydana gelebilir. Kaos teorisi veya doğrusal olmayan analiz metotları bu tür dinamik sistemleri incelemek için kullanılmaktadır. Düzensiz bir durumu ifade eden kaos, “başlangıç koşullarına hassas duyarlılık” olarak tarif edilebilir. Eğer dinamik sistemin fark denklemleri biliniyor ise başlangıç şartlarındaki değişimlerin sistemin dinamiğine etkisi kolaylıkla tespit edilebilir. Deneysel zaman serisi için başlangıç şartının bilinememesi, bu ölçümlerin alındığı sistemlerin analizlerini zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada, zaman içinde değişen herhangi bir büyüklüğün belirli aralıklarla ya da sürekli olarak ölçülmesi ile elde edilen zaman serisinin kaotik analizi için kullanılan metotlar açıklanmıştır. Açıklanan metotların çeşitli dinamik sistemlere ait zaman serileri üzerinde uygulamaları yapılmıştır. Özellikle fizyolojik sistemlerden elde edilen zaman serileri üzerinde bu zamana kadar yapılan bazı çalışmalar özetlenmiştir.

🔖

Cite This Article

GÜLER, N. F., YILMAZ, D. (2022). A study on the chaotic time series analysis. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt: 21 - Sayı: 4, 759–779. https://ajindex.com/articles/524115

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (18)

  1. Strogatz, S.H., Nonlinear Dynamics and Chaos with Application to Physics, Biology, Chemistry and Engineering, Perseus Books Publishing, Massachusetts, A.B.D., 1994
  2. Adem S., “Kelebek Etkisi”, Sızıntı, No 219, 114- 118, 1997
  3. Keunen, R.W.M., Vliegen, J.H.R., Stam, C.J. ve Tavy D.L.J., “Nonlinear Transcranial Doppler Analysis Demonstrates Age-Related Changes of Cerebral Hemodynamics”, Ultrasound Med. & Biol., Cilt 22, No 4, 383-390, 1996
  4. Williams, G.P., Chaos Theory Tamed, Taylor & Francis Publisher, London, 1997
  5. Baker, G.L., Chaotic Dynamics an Introduction, Cambridge University Pres., Cambridge, 1990
  6. Yamamoto, Y., “Detection of Chaos and Fractals from Experimental Time Series”, Modern Techniques in Neuroscience Research, Editör: Windhorst, U, ve H. Johansson, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York Tokyo, 669-687, 1999
  7. Abarbanel, H.D.I., Brown R., Sidorowich J.J. ve Tsimring L.S., “The Analysis of Observed Chaotic Data in Physical Systems”, Reviews of Modern Physics, Cilt 65, No 4, 1331-1392, 1993
  8. Lorenz E.N., “Dimension of weather and climate attractors”, Nature, Cilt 353, 241-244, 1991
  9. Broomhead, D.S., Huke, J.P. ve Muldoon, M.R., “Linear Filters and Nonlinear Systems”, J. Roy. Stat. Soc., Cilt B54, 373-382, 1992
  10. Parlitz, U., “Nonlinear Time Series Analysis”, Nonlinear Modelling-Advanced Black-Box Techniques, Editör: Suykens, J.A.K. ve Vandewalle, J., Kluwer Academic Publishers, Boston, 209-239, 1998
  11. Young, R.K., Wavelet Theory and Its Applications, Kluwer Academic Publishers, Boston, A.B.D., 1993
  12. Donoho, D.L., “De-noising by soft-thresholding”, IEEE Trans. Inform. Theory, Cilt 41, No 3, 613-627, 1995
  13. Bröcker, J., Parlitz, U. ve Ogorzalek, M., “Nonlinear Noise Reduction”, Proceeding of the IEEE, Cilt 90, No 5, 898-918, 2002
  14. Hu, J., Gao, J.B. ve White, K.D., “Estimating Measurement Noise in A Time Series by Exploiting Nonstationarity”, Chaos, Solitions and Fractals, Cilt 22, No 4, 807-819, 2004
  15. Kostelich, E.J. ve Schreiber T., “Noise Reduction in Chaotic Time-Series Data: A Survey of Common Methods”, Phys. Rev. E, Cilt 48, No 2, 1752-1763, 1993
  16. Packard, N.H., Crutchfield, J.P., Farmer, J.D. ve Shaw, R.S., “Geometry from Time Series”, Phys. Rev. Lett., Cilt 45, 712-716, 1980
  17. Takens, F., “Detecting Strange Attractors in Turbulence”, Lecture Notes in Mathematics, Cilt 898, 366-381, 1981
  18. Sauer, T., Yorke, Y. ve Casdagli, M., “Embedology”, J. Stat. Phys., Cilt 65, 579-616, 1991.