Sincronización y control de caos en sistemas convectivos con superficie libre

Resumen

En este trabajo se realiza una serie de experimentos destinados en primer lugar acaracterizar el comportamiento de un sistema convectivo con superficie libre calentado de forma inhomogénea. Se estudian los régimenes temporales que se desarrollan en función tanto de la diferencia de temperatura aplicada, como de las condiciones de contorno impuestas al sistema. Para valores suficientemente altos del parámetro de control, observamos un régimen caótico en las oscilaciones de temperatura. En este estado se introducen dos tipos de perturbaciones externas con el fin de estudiar los modos de sincronización y la posibilidad de controlar el régimen caótico. En el primer caso, las perturbaciones son localizadas, lo cual implica la variación de la temperatura de una zona bien definida de la superficie calefactora, mientras que en el segundo las perturbaciones se realizan sobre toda la capa calefactora. En todos los casos las perturbaciones corresponde a variaciones armónicas de la temperatura. Las perturbaciones locales nos han permitido aplicar dos métodos de control. Para el primero, que solo tiene en cuenta la diferencia entre al tiempo actual y aún tiempo retardado, encontramos que hay que incrementar mucho la constante de realimentación para obtener resultados aceptables. Los mejores resultados se obtienen al aplicar un método de control adaptativo. Cuando las perturbaciones que se introducen son de carácter global, las oscilaciones de la capa límite térmica sí resultan afectadas, de modo que es posible definir una nueva lengua de Arnold a la que corresponde una relación 1:1. Además dentro de esta lengua queda definida una región en la que el comportamiento del sistema pasa a ser periódico, es decir, el forzado externo obliga al sistema a permanecer en una órbita periódica que en ausencia del forzado es inestable.