2è
4*
la+
o.1/o
Z_République
Afgérien
^"
*^r*^*fffi@
Ministère
de
l'Enseignement Supérieur
et
de
la
Recherche
Scicntifique
Université Mohamed
Seddik
BEN
YAIIIA
de
Jijel
Faculté
des Sciences
&
de
la Technologie
Département
d'Electronique
,---
,
---.
i'-'r,nffiilï,
*vW:.i
Mémoire
de
fin
d'Etudes Pour
I'Obtention
du
Diplôme
de
Master
en
Electronique
Option
:
Electronique
et Systèmes
de
Communication
Thème
Conception
et
Simulation
diun
système de
svnchronisation
doordre
fractionnaire
Encrdré par
: IU- KarimKEMIH
Réalisé
par
:Mlle. I{alima BOURENANE
M.
IsmailZAROUR
Pronotion
2017
#\
w
-C
ma
tr6
manVere
qu'-Je
remercfu
à
cefuiquim'a
h
finaâmcntje
ou&bin&nr
mfuz
an
rnot
2etzcaces
mère
gu'A&6
biarotège,
â
ménzoire
û
/lu/
acarr&
ses
mdsfucorûs
et,on
yarte
,Para{tr,
mas-1?ères
sæur4
mes
6eaur1fi.ères
et
ntAr
'ucs
tcgars?oar
leurs
sautûqns,
â
6onne
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rqzVehnt
que
ifait
totgftrurt ês
grran4siÊmrnes...
.*/erc
i 3/iîcnz
.KOUR
AS
tottts
ceux
qu
/
antVarticqé
&imès
é
ce
trayaldayec
un
coruel/'ou
tVarulmcs
camaraâs
&
chsse,
nzs
arn/t...
fth
lLîte cont{nue.
toute
ma
zAnoun
2é,:ûrcace
à ma mère
manyère
et
i.1&,mi&
ainsiqae
qui
mintt
soatenu
et
hg&metéru&s
Je
&d7z
ce
Introduction
générale ...Références
bibliogrephiq
Chapitre
I
:-Etâ!
depart
l.l
Introductiotr
sur
les1.2 Sy6tènes
dyramiq
1,3 Systèmes dynâmi 1.4 Technlques de 1.4.1 Espace de phas 1.4.2Notion
d'
1.4,3L'erposatrt
de1.5 IntroductioD
sur
te!
1.6
Repr&entrtion
dela
1.7 Fonctioos
spéciliq
La fonction
La
fonction
beta :Lâ fonclion
l.E
Opénteur
dedériy
1.8.1 Dérivée de 1.8.2 Dérivée de 1.8.3 Dérivée de 1.8.4
Propriétés
i
1.9Conclusiont ...,...,,....
Référetrcesbibliographiq
Chapitre 2 :
Dt{t
deI'art
sur
Sommaire
les systèmes
chaotque
etfraclionnâiics._---...,....4
Systèmeschrotiques:
...,...,,_,--_.-_-..-...,..,,
5
ou cormportement
chaotiqu€sr...,...,...
7
fracliontraircs:,,...,...-_.-__,--.-_._..--...11
pour
h
dérivadon
frâctio||raire;...,...,.,...,-.,-._-....,..,...14
frectionnaiires,
DéIinitions
etpropriétés!.-...15
...',,..'.'22
,7r
))t
2.4Type
de ta77.'
2.3.3 2.4.2La
2,43La
2.4,7L'anti
2.5Conclusion..
Référencesbibliogra
3.3 Présentationdu
2.1Inlroductiotr...,.
2.2Comept et
par
coupf agelbidirectionnel...,,.,....,....,
- - - -
--
-...,....27
par corpf
ag€unidirectiomel,.,..,..-.,_...-
_
-- --
--,,,...27
2.3
Méthod$
de2.3.1
Synchronis
pâr décomposiitiot
dusystèm€...,..,...,r--.--.,...,...29
par
leconlrôle
aciif
.,,...,...30
psr
la méthod0 duBackstepping,...,....,n.-..-..---,---31
2.4,1La
synchronisa
2.4.4La
synch 2.4.5Le
synch 2.4,6La
synchro
3.1InMuction,...,...
3.2
Présentrton
deta
3.4Application
dela
Liu,,...,,.,...,...
3.5.Sbrulator
ducircuit
Cbapitre3
:Corceptiotr et
d'un
système de
cynchronisations
d'ordre
frâctionnaire..,,...,...
pâssi:ye....,...,...,...,,....__-.._-._-__.--.-....,,...4r
chaotique fntLctionnaire de
Liu...,..._.._-...43
passiye
pour
lasyrchronisaton
du système dei<t
3.53.
Sch3,5.4,
Scb3.5.1.
La
réctisation
circuit
d'âtph.
ou bien lecelcul
d,
de Lr
conmarrde
passive...-.-.-._._...1---.--...53
3.5.5,
Schémads 3.5.6.Simuladon
derynchronbati
on dusystème,.,_....,...-.1...,...54
3.6.
Conclusion.,..,,.
Référencesbibliograpbiq
Concluslongénéra|e....,..
r/iFigure
2.3Figure
3.1Figure
3.2Figure
3.3Figure
3.4Figurc
3.5Figure
3.6,Figure
3.7Figur€
3,8Figure
3,9Figure
3.10Figure
3.ll
(Xttt,xt
Figure
3.12(Yq,Yg.
Figure
3.13 (Zm.Zs)(Xm,Xs)
(Ym,Ys)-(Zm,Zs)...,.
Vii 57Table
des
figu
Figure
l,l:
Atfacteul
deFigure
1,2 : DivergenceFigure
2.1 : Schémas dcFigù€
2.2 : Struchre de Pecora etCarloll
L'attrcateur sgrchroni L'uniré desystème
fnrctionnaire
deLiu
...,...,.,...,.,...44 Schéma de la ion de syrchronisationsous
Simulink...,,,....,...4g
5 de deux systèmes chaotiques
fractionnalres
saff
commande4gde derlx systèïles chaotiques fiactionnaires avec comnrande4g oe cnaurede
(.t)=
I.os,
(b)=r_
.,.
.,...,...,...51,l
J-deur trajectoirr:s dans le plan
de phase ..._.,,,...9 : (a) unirdirectionnel, (b) bidirectionngj...
...28 isation pæ décomposition en sous_syltème proposee par
maîùe esclave p-C du système
de Lorcnz,..,....,....,...,....,...35
que de la cornrnancle passive...,...,...,..,...53
lque Simulation de la syrrchronisation du sjJsteme....,...54
Schéma Schéma Schéma Schéma
I Schéma él(
:
L'allure
du chaotique dr: l'émetteur et le récapteur sans commandeL'allure
du chaotique de l'émetleur et le recepteursa4s cofiImande
L'allure
du chaotique de l,émetteul et le récepteu.sarls commancle
Figure
3,14 :L,allure
du chaotiqut' del'dmeneu
et le récepteuravec comm{mde
Figure
3.15:
L'allue
du chaotique de l'émetteul et lç récepteul ayçç commandeFigure
3.16 :L'allure
du chaotique del'émetteu
In
oduction
Les sysêrnes
d
non ljtréaires à dynamique complexe qnt tardivementfait
l'objet
d'intens€set
exploratiolls
donnant naissanceà la
fhmeusethéorie
duchaos [
1]. Iæ
développ rmpoÉant cles travauxsul
les systèmesnon
linéaireset
aconduit à la découverte de la dynamique chaotique, par Lorenz
en
l96p [2].
Ce demicr a évideûca l'exti ême sensibilitéaux pertubptions
d'wr
sirnpleété
le
premier
à
mettre modèle decalcul de la
d'impact à ce
momentlà
ion
atmosphérique.Le travail
de l_nre{|,z n'a eu que peu ce n'est qu'êu début des années 1970, que lqs recherches sur lecbaos ont
vé
tablementLi
et Yorl( ont été les premiers àutilisçr
le terme ,'chaos,,plus
corrplique
quel'équilibre,
le péripdique et lequasi-pow
exprimer un com périodique [3].<
This is
an paradoxftom which,
oneday, usefirl
conpequenceswill
be drawn. > çequi
se traduit( C'cst
uû lpaladoxe apparent àpartir
d1.quel, unjour,
les consequencesutiles
en nt tùées >, Ces mots sontla
rcponse deLeibniz
àla
lettr,e deui
posé la question sûvante(
Que fâire sil'prdre
sera de lt/
2L'Hopital
dans laquelle on?"
D.Plusiçu$
auteursherue
de
naissancç du mathématique datant dece1le
lettre
datéeen
30
septemh€
1695[4],
connmeftactionnale. Donc
le
calcul
ûactionùaiæ
est
un
sùietde
300
âûs. Ce sujet peut être considéré commeun
viieuxroman et encore nouveau
Il
estm
vieux
sujet, àpartb
decertaints
spéculations dec.W.
L€ibniz
(t695,
1697) L. Euler ( I 730),il
a été développé jusqu'à [rosjours
[5] .En
1990, Pecora etpow la
première
fois
[6]
ont
présontéle
conceptdç "s,ïchrcdisation
du
chaos"chaotiques idenxiques avec
et inlxoduit
Wle
méthodepow
synchronis]erdeux
systemes des conditionsinitiales
ditrércntes.A
partif
de cette date,la
syncbronisation des chercheurs dans des
chaotiques est deyenue
de plus
en plug
intéressante auxgénérale
différents, Iæ problème de concevoir un sy$tème imitateur du comportçmcnt
d'un
autre ohaoti,iLue,est
appeléla
synchronisation,Les
deux systèmes chaotiques sont aplelés respectivement, systèmîmalûe (ddve)
et système esclave (slave) [5].L'objectif
pdncipal
detravail
dansce
mémoire
dc
fin
d'étudebest d'étudier
lephénomène
de
la
d'un
s)stème
chaotiqued'ordre fr{ctionnaire par
la
ve et de conce\,oir le
circdt
de synchronisatibn. méthode de commardeAfin
de bien prés€nte toavail,troùLs avons organisé de
Ia façon
Iuivante :
Le
premier
nohons de base sur les
ou
rous
introduironsdéfinitions
assezclai
I
Dansla
premièrepartie
nous évoq{reronshièvement
lesnes d],)umiques ainsi que les systèmes
{lnaniques
cl,eotiquessérie
de
Lléfinitions
qui
nous permelhont
de
donner
dessur
le
phénofiLènedu
chaos, lescaractéris4ques du chaos seront
uxième
partie serll
consacr€aux élémeqs
de
base duL calcul hisûoliqueet
quelques conceptsprélimin{ires
seront
inhoduits
Laplace, la fc,qction garnma et la fonction
de
Minrg-Leffler
oui
des sysû)mes chaotiques
tactionnailes
rout ça apÈs
uncette commanle
poul
syncfuoniserdeux
systemeschaotique
cc
chapitre,le circuit
de
synchronisatiolrsous
Multisim
cstla
théorie des équationsdifférentielles
ftactioluaire:1. Trois
apFoches
(G!ûnwald_ikov,
Riemann-Liouville
et
Caputd
à
fa
généralisation desnotons
de dérivation ensulte oonsidérées.Le
deurième
:
Il
estdélié
à
la
synchronisationdes systèmes chaotiqu€s fractionnaires. Nous a
introduit
la notion de synohrcnisatior etlef
ditérernts méthodesaussi présentées.
La
fractionnaire,
uncomme la lransformée
joue
un rôle
importantel
tnes
dç
la
historique de cÈ
puis,
à
I'application
defractiornailes.
A
la fin
développé.
Le
troisième
:
est consacréà
la pÉsçntation dela
coûmarde
pû$sive.Une
conclusionmémoire.
e
et
quelqrrcs perspectivessont
donnÉesà
la
fin,Ce
irences
bibfrngragfri
AflMËD,
lnalyse
des SystèmesNon-. L'univ€rsité
ABOU
BEKR
Systenesdlnzmiques
et
chaos,
these
ÊÀdille, Fon.ttion togirtique
et
sqtellitqiles,l,Âémore
de
magister,Fractional ceûculus; basic theory and of Mathematics
LNAM,
Mexico, August(z
<
Dynamique
chaotiqueà
deriveConstanrj ne, (20 I |
).
Carroll. ,,Syndbonizqtion
in
chaotic
sys 821-824. (1990).
[I]
ABDUL
Complexes.Méaoire
[2]
rrAMAtzrA
Constanrine- l -, (2013).[3]
conÀ,IrDr
Di
chifrenent
deï
Constanrioe. (20 I0)
[4] D. del-Castillo-Presented at the[5]
MENACER
Tidjani
magistère.Udversité
[6]
L.M.
Pecoraet
T.L.
Letters,yol.
64,fLo.9, à Dynamiques . (200e).doctorat,
w.jvercite
chaotique
pout
ité
Mentoud
Physical Review deChapitre
Etat
de
I
Dans ce chapitre,
q,rès
et lews
propriétés
ser1,eû A carcctërlser
le
le cqlcul des dërivées
sur
les systèmes
c
rq,WI
sur Ie$ systèmes dlnamiqueset
nous prése,?tons
le;
diîërents
ourils.haotique, EnEuite nous
aotiques
îonnuires
systèmes cheotiques
1.1
Introduction
sr
les systèmes
cùaotiques
En
1892,
leHenri
.Poincaréa
démonbé
qpe
certai:ûs s)/stèmesmécaniques, dont
I'
temporelleest gouvemée par des équaûons Haniltordennes,
peuvent exhiber un chaotique
I
l].
En
1963, le ogiste E.N,l,orera
decouvre que même un simple ensemble de
trois équations (non
li
couplées de, premier ordre) peut
dorner lieu
à des traiectoires complètement chaoti
Le mot chaos
l'espace
vide
infini
Les Romains ontchose d'informe, dans I'harmonie
Il]
chaos
déteministe
dansEn
1975, les du chaos[2].
Cependant lesp€rmethe
de
c Alexandrc Lyapounov.Il
existeplusiews
équivalentes,
mais
ellescortextes
sci€ntifiques,d'application
comme les l'économie.du
chaos dét0rministe eslpeut
aiûsi
troùvÊr
le
de
plus
en
pllilsutilisé
dan$ deschaos
darc
pfusieurs
domainesla
chimie,
la
liologie
ou
erLcorec son origine ,lu
krme
(
Iûoo ),
utilisépa! les Grecs pour décrire
ils
ont
supposé l,cxistence avant l,émergqnoede
butes
choses.le telm€
er inl,irprtrté I'idée sor$-japentcplur
corcevoir
quelquçquel
*
croient"ils--
I'architecte
du mondq
a introduit l,,rrdre
etAinsi,
Lorenz amis
en évidence un des pfemiers exemlrgs de systèmes dissipatifsl3l.
Tieû-
YiÊnLi
et JamesA. yorkç
ont trouvés le nomde ceftainii
scientifiquesbien
avant cgtte décorLvertc vontdynamique
ohaotique,comme
ceux
{,Henri
pbincrré
etitions possibles du chaos. Ces définitioqs
ne
so
pas loltresvels
çertdns points corrmuns
c4ractérisantaitlsi
lechaos. Ci-dessous, nous
d'une
manière suçcincte quelquos paractéristiquescui
permettent de comprendre points marquants d'un
système chaotique
[4],
Le
concept1.2 Systèmes
Un système fois[5]r
)
Causale:
Ou>
Déterministe
; present va cL'évolution
distinctes ;Une
évolution
pratique à long terine.
U
semble aléatoire [6].
différentielle
Une
évolution
dans le tetr|ps:
L'étudc
théorique de ces modares discretsest car eue
pcrlnet
de methe en évidence des
résultab
importants,qu
sesouvent
aux
évolutiots dlnaniques
continuelr.
Elle
est represenlée par le e général des
aiquations aux ditërences finie.
1,3 Systèmes
dynam
ues
chaotiques
La définition
qu'
peut
donnerilx
chaos estque
c,estun
plrénomèncqui
pcutapparaitre dans les s dynamiques
,lûelministes
nonlinéaires.
Il
présen1e ua æpectfondamental
d'instabilité
le
auxconrlitiom initiales,
cequi
le
reFdimprériictit,le
enest une
smrctffe qui
évolue au courspu remps de fàçon à la
avemr ne dép{:nd que de phénomènes du pass€
ou du présent
'est-à-dire
qu'à pairir
d.Lrnecondition iniriale
donn<ieâ l.inst
nrà chaque instant ultérieur
uo et un seql
ftat
lirnr
possible.du système dynamique peut alois se
modéliÊer de
deL\
façonscontinue dans
le
temps
r
Représentéspar une
é(p4tion
auhe caractéristique du système chaotiqr,æ e$ son évolution
qui
Nous présentons q caractéristiqucs qui
pemettent
de corFprendre les points marquants
d'un
systèmet2l.
>
Déterministe:
Unnon
probabilistes.système chaotique a des règles fondamentalçs détemtinistes et
déterminisme
est
la
capacitéà
(
prédtfe
)
le
fiitul
d,ur
phénomène
à
partid'un
évènement p€sséou présert.
L,évolution
irégulièrL.
ducomportem€nt
d'un
chaotique etit du aux non linéadtés,>
L'impréyisible
: raison dela
sensibilité aux conditionsinitiales, quj
peuyent êtle connues à undegé
fioi
d€, précision.>
L'irrégutarité
instables (ou chaotiques,)
Trois
degrés>
L!
notr-lin
Un systèmeLa
seDsibilitéInitial
pcÙventfinal.
L'aspect
aléa aléatoires.L'identificatior
d'observationspeut
selinéair€s tels que
[7]
:I'
1.4.1 Espace de phases
comportement d}'rrami
variables d'état.
Ordre caché comprenant un nombrc
inîri
de modèles périodioues uvements),C,:t
ordre cachéforme
l.inûasrrucûre
des rysæmeslib€rté
;
Solt
sulfisantspour
donner naissaaceau
chaos. Unsystème coûtinu moins de trojs
degrés de liberté
te
peut etre chaotique.1,4
Techniques
de
tion
du
comportement
chaofiques
:
Un
système chaotique est un systèmedynamique non linéaire. ne peut pas être chaotique.
conditions
initi.les
r
Dc
très
petits
changcmentssur
l,état
a
ces contLportements radicalementdifÊérents
dalls
son état;
Tous les ét?lsd'un
système chaodque présenterlt des aspectscaractérjstiques
des
systèmes
non
linéaires
à
partir
grâce
à
desoutils
issusdu
domaine des dynamiquesnon des phæes, les exposants de Lyapuoov,
la
notioî
attnctrice.
du
sysême
e!,tainsi relié
à
l,évolution de
chacunede
cesUn système d est
caraçté
sé par un certain nombre de variables d,état,qui
off
la
propriété
decomplèteme[t
l'état du
systèmeà
un
rnstant donné.
LeCet espace est I'espace de phase ou chaque
point définit
un état et
le
Doint associé à cet état décrit traJ€ctoire, appiré également uneolbite [5],
1.4.2
Notion
d'attracteur
L'étude
du asymptotiqued'u[l
systèmedynamique
régl
p
un
flot
d'équations
dilférentielles
linéaircs révèleùès
souventla notion
d,athacteur.défini
comme l'ensemble de I'espace des phasesconvergent ûoutes les à des
soldions di
)
Le
point
fréquence nulle.>
Le
cyclelimit€
une seuleftéq
!
Le
tore supra
ayantr
périodique).>
I'attneteur
dit
chaotique, cause dela
divergence hès Foches. Pour cettc divergeoce ou de con caxaclérisentle taux
de proches[5].
par un
spectrede
puisssnc€continue
et
une fonction
d'autocorrélation 'annulant trcsEpidement.
Figurc
l.l:
l\.tûacteur de Lorentz1.4.3
L'exposant
de
punov
Prédire
l'évolution
dans te temps{l,un
systèmechaotique est
difficile
à réaliserà ectoires du s),slème.
II
existe quatre casde figures corespondants
r du
flot, mettlnt
en éyidencedes attractcurs
dilïerenls
[5]:
:
coûespoudatt à unc solutionstationnarrc coDstante, donc de
rcre||r
: calactérisanl un régime périodiqpe,la
solrtion
possède de base.r
(r>2) :
cet ôffracteur conespond à uaégime
quasi_périodiquers de base inddpendantes (cas
le
plus
simpfe
r_2,
dynarniquebi
: cet attracteu! est associé à un compofllement quast_aléatoire
de deux tra.iectoires démarrant de deux pooditions
initiales
on se toume vers la mesure ou l,estimation
de
la
vitesse de cette vitesse est domée par lesexposa{s
de Lyapunovqui
ion
do deurttajectoires
ayant des condltionsinitiales
hès
Deux tajectoircs
le
plan
de phaseinitialement
sepaées
p4r
untaux
z
sont séparées, après untenps^l
,2I
"zl"
e^
|zrl
De
ce représentele
fait,
erl"trrnfurE,l
**N
lz,l
Figure
1.2 PouI un athacleùregaux à zéro et
leur
tro6
exposants deL
On
consrate doncl'illustration
dela
chaotique ou pas).(r.2)
tous infédeurs ou toujours au nooins bleau 1,1).très
utile
pour
si ùn système çst"'frt
I
ll
.,
_vl
Divergenae de deux tlajectoires dans
le
chaotique, le$ exposants de Lyapunov
est négativ€. Ltn athacteur étrange
, dont un au moins doit être
positif
(voir
T
l'exposant
deLyapunov
rcprésente und'ùn
système (entre-autrepow
détermiAtkacteur
Exposarts de Lyapunov Pointd'équilibre
4
<...<
4
<o
4=o
4
<...<
4
<0
Période d'ordre 24=1r=o
4
<.'...<
4
<0
Période d'ordreK
3...s
4*t <0
hX)
)
7t<0
H'?el
chaodque,t>0
h>o
)
^t
<0
des systèmos dl,namiques selon leurs
Tab
1.1 :1,5
Introduction
s
r
les systèmcs
fractionnaires
Le
calculirc
a
300ans d,existence
années, connaissait les
Tout
aulong
de cesapproches et
définiti
t8l.
budons de
nonbreux
mathémeticiensi
onr donné
plusieu$
fractionnaile,
jusqu,àNous
présentonsici
les principales
étapes historiques
de l,plaboratior du
calcul1970. Nous nous
essor
dars
le
développementd,applicalions
dans
les
annéessul les ouvrages
[9.
10] pour couvrirla pefiode de 1695 à 1974.
En
1695;[13]
L,
'toire du calcùl ûactionnaire aommença paF une question clé de À4arquis de
L'Hospital il
propose de générirlisersa
fomule
pour
la dérivée
/d*
d'un
de deuxfonctioru à
n >0et inûoduit
la + otationd,,Th.Il
écllt
notamment que "dll2r
=
&:x
",
Er
1730;
Euler Leibniz Dans uneletbe
âdicle [11] où
il
(r(n
+t)
=zt;,
11 ç6o.1avecp>0.
le second granC mathématicien à aborder
Iî
questiorl
Dans son
Lt sa célèbre
û:nction
Gamma
f
qui
génpralisela
factorielleen proposant rxre
déIinition
pour la dérivéep,ordre
a
>0
delÉ.
Er
1822; lt3l
transformée,obtient
une transforméede
Fourier rctlouvel'identité
:/(r)=
a
I
l/(a)cos(
Il
remarqueensuite
que comme :ffcos(p(x-a1S
=p'
ntionnons ensuite
le travail
deFourier
qui]
grâce
à
sa célèbreaùre
défirition de
la
dérivéed,ordre rée{.
En
composantla
éelle) d'une
fonction
/
avec sa
transformpe inveme, Fourier(x-a))aaap.
(r3)
dérivée
nièmen'èd(ne1)du
terme
enlcor
peut
s,écrire,,nrf
p1x
-a
)+1-l
En 1823;
[13]
tautochrone généralisé.Entre
1832_1937 comme semblentI'
est lalimite
de la diwh.
calcul tactionnairs
(leÉsolution
de l,équation!r1",t1=o,
!71,,1
v'
ox-
'
La démarche d'Heaviside
foumit
toutefois la bonneT
(x,4
= Toexp(,qxp1tr)
Il
suppose ensùre que 1,2de
Ta I Enexacte de (1.6).
Entle
1867-1868;Grtinwald
puis
Letnikov
prcposent
de défiair une
dérivée
fractionnaire comme
Le
membre dedéfinir Ia
dérivee d,Fourier obtient ainsi
la
d'ordrei!>0de/:
)p'
coslplx
-a) +:?ldadp
(r.s)
utilise le
r;alcùLfiactionnaire pour
résqudrele
problème duil touve
quflTo=To/fi....
. cequi
conespond enfait
à la dérivéed,or&e
la solutio[
en série entière,il
obtient
fin4lementla
solution,garde
ur
serssi
onremplac€
n
pï
u
>
O,ce qui
pemet
deu
de
aos(p(x-
(r)).
Er
utilisant
cettedétinition
dans (1.3),Liouville
est le prernier à étudier endétail lp
calcul
fractionnaire,r Ies huit
adcles qu,il
publia entrelg32
et 1837tI3l.
de
diférences
finies, par analogie aveclê dérivée usuelle
qui
finie
(opposée à infinitésimale)enhe
I
(x + h)et
/(j)
divisértochrote d'Abel
rclevant
davantagedu
qasd,école)
pow
la
la chaleur uniclimensionnelle :
(r.6)
loin
d'êae rigoureuse (elle ne serajustifiéF qu,enl9l9),
maisEn
1892;
[13]
visidefoundt
c,".tteannée_là la première application
concrète du
En 1927 ;
il
iohoduit
nouvelle détlinitionN!9"
Di
tGl="7
J
(r,7)
>
d
et
c est unr3co[stante
de
normalisation.
L,opérateur
Âf
est
me
différencefinie d,
/,
(par exerinple.
Alf(x)=
f(x)_
f
(x_
/)
) L,avanrage d,rme0u,
a>0,
/e[
avectelle
définition
pardef.
En
1970 ; Dans[l
surfaoed'rm
cônducteurflux
dediffusion
estconcentration d,espèces
reprcduit dans
[9],
ceaux
autr6
erit qu,alle est moins restrictivequant à la régularité
Oldham et
Spaniû
traitent le problème duflux
de chaleur à
la
thermique. Ils rtronûçnt que lors
d,u!
phenomène de diffrrsion,le
à
la
dérivée 1,2 du pa.ramètre physique (température,potentiel ,5lectrique,
etc). D,après l,hisûorique de Ross
prcblème
semble
être
à
l,origine
de
l,exlension
du
çalculûactionnaire hors du des
mathémiatiqur:s,
En
1974;
Cette setent
è l'Uniyeôité
de
New llaven
(Connecticut)la
première conlérence sur calcul fractionnaire organisée par Ross.
Ce chapihe une partie prél.iminaire dans
laquelle on rappelle des notions et des résultats
do
la
rhéoriq de I'analysefonclionnelle
qul
repÉsentent unoutil
indispensable dans étudc.1.6
Représentation
la dérivée
fractionnaire
On
peutI'opérateur
defondamentale
,Di
où acomme suit:
dc
q>o
dt"
t
sont leslimitçs
différentiation
dansde
I'operation
[14.15]une
scule
opérationL'opération
est définie"Di
=JI
q=o
l@,fu
'.
q<u
1.7
Fonctions
s
)
La
foncton
fonction
pour0<zSl.
Une Écurlenpe suiva.ûle ;r
(z+t)
=zr (z).
tite
quela
r(z)=
k-,f-'dt.
Avec:
r(l)
=Lr(o_)
+"o,f(z)
est unefmction
monotone et
shictemeft
mportante de
la
fonctior
Gammaf(4
est la
Qu'en peut démontrer uue intégmtion par parties
:
f(z +t\=
leut
at=l
-.
La fonction Gamma
d'
généralise la factoriellecar
f(r?+l)=rt,Vn
€rV.
>
La fonction
betl
1'lo
+ z !e-'1'''l'*
=zt
(z).
déûoissanterclation
de(r.l0)
la fonction
Bêta(qùi
est unt ?e
d,inégalç
d,Euler, aù mêmegamma) est une fonction rernarquable définie par
[g]
:(r,rr)
I
ë\P.q )=
Jt'-'
(1- tl'l-' d
0
Qui peut être liée avec
la
gamma ll(z) par la relation suivante :a1r.6=r(p)r(q\
t(p+q)
Avec:
(r.r2)
Re(p)>0etRe(e
>0
L&
fonctiotr
[16]
: La fonction deMittag-Leffler
à deux paramètresues
pour
l0
dérivation
fractionnalre
nna
:
L'une
clesfinctions
de basedu
calaul Aactionnâfu€ €st Ia
d'Euler
f(z). t)le
est définie parl,intégrale suivante
fl6i
:
(l.e)
joue
égalemefi rm trcsimpoda
demièrc a
&é
i
déyeloppement1,8
Opérateur
de
t",r(")=E#
4,(")=i
'''
,"'
= Àa-I.(t+t)
t,"(,1=î ,'^
*';i1(h+2)
=
)duite par Hùmbert et
Agrawal
ell lg53
et elle est définie parlç
sâie
suivant ;,a>0,p
>0
PourB=
I,
nousla fonction suivante :
A partir de la relation
(l
3) on montre qire:
(1.14)
(r.rt
(1.r6)
fractonnaires,
DéIinitions
ô.tpropriétés
(1.13)
kt--l
Nombreuses sont
définitions
des dérivees &actionnaires. Nousprésenûons dans cette partie celles
qui
les plus populaiæs et les plus utilisées.1.8.1 Dérivée de
G
Cctte
définition
sesur
I'obtention de
dérivéespar
diférences
finies.
Nousreprenons
ici
la
de[13].
, notons
r,
l'opérateur de la translation âguche
:
Soit
/;!
-+D
À.pourft
thf
o=
rç-h).
On a ainsi ;
En notons
;
rj
= eo o1,onat
rjt(t)=7(-zrt).
Concemant la dérilCer"0=:.;s(I@-,,
f(1),
=!xfi1,,-'"
=mivtpt-
fQ
-n)+ 71t-zn\.
Plus généralem€nt,
la
r/*
de/est
domée par :
r@r(t)=ygj.1ia-4y
=ri."aif'
,*
t{,ii\k
=ma9r-rt'
h-.nl{ a/\
-'
Ou;
(r\
_ nt
n@-r
trl-7lG-;J=-,î)ro.
)'
+f(t),
(r.r8)
(r.re)
'.,,,.(n-
k+l)
Il
est nossible d,érendreI
l'(')=ïs#Ë(-r'I
)t**t
(r.20)
Là
€ncore, on p€utpour
AER'\NEThEN,
h>d.
>
Déthition
1.1 | est définie par :Vr e
0.al
Dç
=
11g1I
h_r
hdEa remarquant que
lim
Lemikov
à droite.)>
Délinttion l,2
rest définie par :
La
dérivée depetit,
l'éyaluation
fractionnaire sur
D
(de1.8.2 Dérivée de
Riemann réalise
partt
de la solution del,
Soit
l'équation
:/(t)
=-/
(r)
on obtient le dérivée defrinwald
(r22)
]=ryr*#t"lt;-r.
Notors
c€tte rois que[f,J*o
-.^",,
a
>0.
La dérivée de Grilnwald_letnikoiv à gauche
tl,ordre
a
et(ry
id
-
t(-b))
(t
-
rn).
(r.2t)
rc=1[iÎG-'l*'o(
a>o.La
dérivee deGritnwald-
letnikol
à droite d,ordrçs
a
.rr=;$#i(-l)"
)r<,."1.
etnikov présente
lrn
intéét
numériqueéuFent. Si
,
est assez
l s
.(-\
e
"
U-tl'l;
yU
+ti).
permerd'approxirner
ta
dérivéelien
enkel'integrale fractiomaire
etla
dédveeûactiolulaire
à
Etion
inrégraled'Abel
[S] pour touta
e]0
lfl .dt...,...,.rc > 0
Formellement
l,
et onmultiple
l,équati
j{,-,)-"
0i11,-,1"-,
En appliquant lexpartettpars
!o(s)ds.j(x-t)-"
(t-Avec le chângement deî,0v"=o;;riç
ApÈs
ladifférentiation
,@=û:q*iG
devient
:(r.24)
(1.2s)(r26)
(r.27)
(r.2E)
(n-l)+
Bæt
que,>
Définitlon t.3 ;
Est
appelê
la dérivé€Prenons
0 <
B
<lc'est-à{ire
estla
>
DéIlttition
1,4 | si4!r@=da*i
uation
(1.20)peut êt
erésolue
en
par
(r
- r)-"
et enl,intégrant
donc(l
(s)d6
=r(.z)le_t)-"
f
(t)dt
deFUBINI
: ' at=r(o)il,*-t)-" f
@at
/
= r + r(r
-.r)
€t la fonction Beta ont)-"
f(t)dt
anive
finalement à I'expression :)-"rodt
a
€l0,l[et
a<r<àonal'expression
x-t)-"
71t1*
de
fuernann-Liouville
(à gauche).le cas général
tel
quen-l3
a
3 n,
donca
entière dea
et
BsoD reste.> 0
n'estpas
un enuer,alors
nousdéfinis
laïratl
à*t
f
rrr"
'Lf
(l
I
ln-q)
Alors
:oiJr714=,--]-|
\n-q)
1.E.3 Dérivée de CaBien
quela
dériimportant
danslc
Caputo
(1967-1969)problèmes appliqués en
conditions initi&les
ph
pas
le
cas
dans
la
m
comalssance des aonditi
D
Défirririon
1.5 [g
définis par I r(' D:.|
)(x)
Dérivéegauche:
(
o:,
Dffvée
droit€:
(
Ou
r=[a]+t
pour
dÊ!
particuliersi
0<a
<1{r.2e)
ajoué
un rôle
aweurs
y
compdsehe
révisé,
car
leslogie,
exigent desques, ce
qui
n'estville
qui
exige la
dérivées
qui
sontqu'on
la noteo.30)
]o,
(r.3r)
a)
*ia-,r
ru,,]
'l ,.".'--J\x-tl
-J'v)dt
Jlx-t)
"ftrtdt
fractionnaire au sens de Riemann_ <lu
calcul
fractionnaire, plusirendu
compte
que cette définition
dolt
scoélasticilé,
nécadque
des solides eter
nterprétables par des délivées
pax
I'approche
de
Riemann-initiales des (lérivées ûactionnaires.soient
(aiy)(r)et
(oî_t)(,)
t""
On
définit la
dérivée ûactioanaire de('A;_7
)1r;
r,:spectivemenr. comme suire :)t'r
=[";
fro,
-i
tt#-tt]),
/.
D:
f
)@=l
o,_l
1'1-i
f'-'rbttx-
tt'
\Ll=0
;
n=C{pour
a€û
tçls que
[@]estla
entièredea.
Chapiîe
I: _
('
D:rf)U)
=(D:r[.ftrl
=(D:.f)(x)
-('Di-:f
)(x)=(Di-tr@-
='(Di,n@)-)
Définitior
1.6
[8]:
r-l<R(a)<r
et
Caputo dç [afoûcti
" D:f(x)=
I\'")Dt')f(,e)
1.8.4Propriétég
Iæs principales suivantes[7]:
o.op
f(t
p.o-,.f
(
o'lafQ\
1.9 Conclusiion
Dansce chalitre,
on systèmes dynamiquls initiales, telles-que bs de phase, Larctiond'
Ladernière
section(r.32)
(r33)
(1.34)(r3s)
et
les conditions:
espaceul
ftactionnaùe.Itatl)rxt
.f'r)
(o) ,
\*-r
Fi7l7*11(:r'-ar
(à)l)G)
iffit,-o''
Cas général
soient
de!
avec
I(a)>0
e C"
(ta.bl).
La dérivée fractioruraire d./
notée " Df,.;r est définie par :I i
r"\.
ffi!ft"k){*-,)*""at
des dérivtles
et
intégrales d'ordre=
t.p
f
(t)
)=D"f
Q)=
rtit)
bs
O)-
qD" .f(t)
+ bD'
s(t)
a
donné les nc'tionsde
base de systèmesiques
qui
sont caractériséspar
la
sensibiliues de catacttrisation du comDortement et L'exposant dç LlTrunov,
u
chapitre
est'lonsacrée à la théorie du
spécifiques por.Lr
la
dérivation non entièrc,essayé
de donner
lætnikov. de fuemann de Grunwald
s
approches des dérivéesliactionnaires
(1,
[I]
ABDUL
Complexes.Mémoire[2]
GOUMIDI Di
Chiîremett
desConstantine.
(20 I O).[3]
HAMAIZTA
Tyeb, Consrantine- I -.(2 0l 3 ).[4]
ALI-PACHA, A.,
sul I'Attracteur deH
[5]
BENHABIB
C communicqtions[6]
KIHAL
Ahmedthèse de magister,
Uni
[7] IKHLEF
Ameur,Nonl inéaire s : Mét hodes
[8] MANCER
Tidjani€, Jrqctionnqir e,t, thèse, de[9]
K.B.
Oldham
and J. Loudon. (1974).ll0l
R.Hilfer.
ThreefoldI.M.
Sokolov, editom,(2008).
ll
ll
L.
Euler.
Des
à
D))ndmiques . (2009).chaotiquè
pour
leté
Mentouri
de
doctorut,U\ûversité tème basésecurisation
des | 4). de donnée, <les Systèmes Il).
à
dërivéesPress,
York
andR. Klages and
.
Wiley-VCH
irences
bihftogragfri
AIned,
Analyse
des SystèmesNl
ister. L'université
ABOU BEKR B
FÀdine,
Fonttion
logistique
et
s
salellitaircs.
N4émoirede
magister,Eslemes
dvnamiqueset
chaos,
these-SAID,
N.,I\,I,HAMED, A.,
e,al
Chaos
Lozi. Chaos, v ttl. 5 , no 6, p. 7 . (2009).
Etude
d'un
srstéme chootique
poul
mémoire mastcr. Université de Tlçmcen. (2
Syslèmes chqotiques
pour
lab./ns/ilission
ile de MohamedKhider*
Biskra. (2013).Chqotifcation
etApplications. ttjniversité de Conslantine
.l
tsqtion ,Ces systènes
dyumiques
Université Constantine
l.
(2014).The F,"actional Calculus.
ion to
frrctionql
derivattues .Iî
G,
Tmmpofi
i
Foundations andbus
trsns,:entibus,
sevquqrum
term. Imperialis l:,etropolitanae S, 36_J7. (173
ne queunt. C
onment.
Acad,.[2]
K.B.
irvolving
[13] HOUMOR
r
Fractionnqires.[14]
PetrâÈ.I,
(
Equqtions inMq
qb >, (2011).[15j
PetâÈ.],
andD,
<<tr'rauional -
Order Chaotîc )) EEE Conference
on
Emerging Technolo Mallorca, Spain (2009).s
&
Fadory ,{ulomatioû ETFA,
Septem
22-25,
Paima de[16] F. Dubois,
A.
C. and N. Point.Infoduction
é la déd fractiormairc,théorie et applications.
T
de I'IngénieurAF5l0
(2010).[17]
Qiao
Wang et Chdotic System. Zheian
Qi,
Pqssh,ity-Bosed Controllor
Order Unifed
Spanier,
'lhe
replacementof
fick,s
laws by
a
fomulation
. J. Elechr:ranal. Chem.
26, 331_341 Oq70).
Analyse
du
Chaos dansun
Système
d.tqlatioa,
Difilrentielles
! Docr,orat.
L,LrNtvERStTÉ
CONSTANTn+
E
t.
t2Ol;t.
Det iyatives,
Fractionri
Integrah,
qndFrcctional
Differcntial
by
llll'ech,
Assi, Janeza Trdine 9, 51000Rijeka,
Croati4
Chapitre
Etot
de
I
s/s
Dqns
ce
chapilre
chaotiques
brèves notions
sur l'.
et
méthodes danéthodes de nous donnerons de
rt
sur la synchro
's
chaotiquesfra
présentons
une étude
srî
ls
La
ltu
seaion
de cechqpitre,
nousde
lo
synchlonisqtion.Lq
sectioh 2.2isatiora
Dans
lq
section2,3
nousdes systèmes chaotiques,
Enfn
dansde base sur les différents types de
Ia
ation
des
nnaires
des
systèues présentet quelques EurCorcept
les prbæipatesdemièrc
sectiott,2.1
Introduction
Le
mot
,'"lrvoç
" (chronos)qui
de faire
se
produireu
s'cccomplir
simultanément
(plusieurs
faits,
plusieurs
actionssppartenant à des séries
)
tll.
L'histoire
dela
rsatonrevient au lTeme siècle quand le célèbrc scientifioue hollandais Chdstian
supportées
par
unepériodiques (mème et même
liéqr.ence). En outre,
il
a remarque quesi
l,oscillaton
d'Ùne des pendu.les était
par une force exteme, elle rcvicndrait à son étât
initial.
C'était la
déc{uverte de la s},nclùonisation.La conclusion de Huygens sur
la cause de cette
lsaton
gst le nouvemeatde la planche en bois, malgré
qu,il
soit
à peine perceptible
[2].
e mouvemenl lreprésente donc rutflrible
accouplement des deuxhorloges. Par dans
le
contexte classiquela
s),nchronisationn,est
réservéetlon" vi€nt
rlu grec ,, aov ,, (syn)qui
veutdire
,,ensemble ,, etdire
"tenps".
De plus ledictomaire
la dÉfinit en tant qu,action
rrs a
rapporlé son observation, quedeux
horlogesà
pendule plancheen
bois, finissaientpar avoir les
mêmes oscillationsqu'aux
mouvementssystèmes chaotiques.
(périodique ou non) dûs
qui doivent êae rassemb
Ën
resumé la
sation est
le
changementdu qthme
des
ositillateùrsPar
ailleurs Ie
concept modemecouwe
egalement lesmteractions t:iribles. Selon
pikovsky
[2],
il
y a trois conditionspour qu'un pûénomène soit considéé syncfuone
[l]
:.
Les systèmes indépendamment.Le chatgement du Le changement du
est dû à un ccouplement faible.
se produit dans une certaine gammc de d.isparité.
Si un oscillaleur lentement, le second
dewait
suiwe cette variation.En
1983;Chua
ala
questionde
syncbronisatiol en
utilisant
des circuits électoniques linéaires par
t3t.
En
1983; Fujisakaal
ont
été
proposés I'hypothèsesuivante:
I,aspect pseudo aléatoirg du chaos nous â penser qu' il est impossible de le synchroniser [41En
1990;
les deuxPecorl
etCarroll
[5]
ont montré, que deux s1,s1es1çgse synchroniser. Cette decouverte a ouvert la voie p,cur des chaotiques identiques
enue l'émetteur et
le
l'émettew
chaotique.but
de camoufler unm
rcstauant à la réceptionEn
1992;
les sécurisée [6.7],Après
la
méthode chaos ont été proposées,al
ont posé les bases[g]
ont
proposé desmasquage chaotique. systèrne chaotique et d, de Ia çommunisation.
Dans
ce
chapitre systèmes chaotiques2,2
Concept
et
métho
es dlesynchnDnisation
Le
concept dedéteministe
et
possèdets
90, de
nourbreux
our,,l:agesont
étë publiés
au
liujet
de
laue.
Unc
raisolL importantede
l,attirance
desclLerchejurs
vers la
et Carcll
ont
permisde
suggérerque
les
systemes chaotiquesdans
la
comn:Lunicatior;ou
leur
nature
semblableaux
bruitsatteinte, ril est possible de récupérer un message
ûusqué par
conJidentiel en le superposant à
un
signal chaotique,et
Iel.
ont
réalisé des
systèmesde
commumcatronchaotique
Prrcora
et
CrLrroll d'auaes propositionspour slnchroniser le
la mé1ho,le de synchronisation généralisée dont
Rulkov
etla
slnchrcnisationimpulsive
[9].
Dans[10], Oppenleim
et alqu'ils ont
appelées commulation chaotiqueou modulation
etet
al
dan$[11]
proposentde
noyer
le
messagedans le
le
concept de synchronisationafin
d,augmenterla
sécuritéprésentoff
ure
étudeglobale
sur
la
synch:.onisadon des
applications
dusynchroniser le chaos.
aux
blécommunications
et
encorc d,auûes
méthodes pour
Depuis
les s).nchronisations;nchronisation des s
chaouqu€5 est son application à la commurucation sécudsée.
L€s
tavaux
depourraient être
utilisés améiiorerailla
sécurité lercjet
des l,erturbations.En effet,
unefôis
la
synchronisationEn
1990; Parlitz sa le coupla,gede deux attracteurs étranges identiques, dans le
rcpose
sut le
constatqu,un
système chaotiqueest
ou plusieus
exposantsde
Lyapunov
positifs
et
qu,il
est de construire