Complex dynamics in the Oregonator model with linear delayed feedback

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作者
K. Sriram,Samuel Bernard
出处
期刊:Chaos [American Institute of Physics]
卷期号:18 (2) 被引量:13
标识
DOI:10.1063/1.2937015
摘要

The Belousov–Zhabotinsky (BZ) reaction can display a rich dynamics when a delayed feedback is applied. We used the Oregonator model of the oscillating BZ reaction to explore the dynamics brought about by a linear delayed feedback. The time-delayed feedback can generate a succession of complex dynamics: period-doubling bifurcation route to chaos; amplitude death; fat, wrinkled, fractal, and broken tori; and mixed-mode oscillations. We observed that this dynamics arises due to a delay-driven transition, or toggling of the system between large and small amplitude oscillations, through a canard bifurcation. We used a combination of numerical bifurcation continuation techniques and other numerical methods to explore the dynamics in the strength of feedback-delay space. We observed that the period-doubling and quasiperiodic route to chaos span a low-dimensional subspace, perhaps due to the trapping of the trajectories in the small amplitude regime near the canard; and the trapped chaotic trajectories get ejected from the small amplitude regime due to a crowding effect to generate chaotic-excitable spikes. We also qualitatively explained the observed dynamics by projecting a three-dimensional phase portrait of the delayed dynamics on the two-dimensional nullclines. This is the first instance in which it is shown that the interaction of delay and canard can bring about complex dynamics.

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