اصطلاحات دینامیک
پایداری دوتایی یک اصطلاح دینامیکی است که به پدیدهی وجود دو حالت تعادل پایدار در یک سیستم اشاره دارد، که با دو مینیمم محلی منحنی انرژی پتانسیل مطابقت دارد و توسط یک مانع پتانسیل از هم جدا شدهاند. سیستم میتواند تحت تأثیر انرژی خارجی، بین حالتها از روی موانع پتانسیل جابجا شود و معمولاً در زمینههایی مانند کلیدهای مکانیکی و تنظیمات بیوشیمیایی استفاده میشود.
این پدیده به عنوان یک واحد ذخیرهسازی باینری در مدارهای دیجیتال استفاده میشود و در دستگاههایی مانند ماشههای اشمیت اعمال میشود. در سیستمهای بیولوژیکی، فرآیندهایی مانند تمایز سلولی و آپوپتوز از طریق مکانیسمهای بازخورد مثبت تنظیم میشوند. اگر محور پشتی-شکمی جنین مگس تشکیل شود [2-3]؛ در مهندسی مکانیک، برای بهینهسازی دستگاههای کاهش ارتعاش، مانند تلههای انرژی غیرخطی دوتایی که عملکرد جداسازی را از طریق انتقال چاه پتانسیل بهبود میبخشند [4-5]، استفاده میشود. از نظر ریاضی، میتوان آن را با یک مدل معادله دیفرانسیل، مانند $ dot {y}=y (r-y ^ 2) $، که یک انشعاب فوق بحرانی را نشان میدهد، توصیف کرد. شرایط تولید شامل بازخورد مثبت، فیلتر سیگنال و تنظیم مهار رشد است [1].
از زمان توسعه دینامیک غیرخطی در قرن بیستم، نظریه پایداری دوتایی به حوزههایی مانند مدلسازی اقلیم و علوم اعصاب گسترش یافته است. به عنوان مثال، شکست تقارن در شبکههای مغزی میتواند منیفولدهای پایداری دوتایی را القا کند و تغییرات در پارامترهای جفتشدگی میتواند منجر به جدایی حالت پایدار شود [6-7]. حوزه مهندسی درک خود را از مکانیسم ذخیرهسازی انرژی دوتایی از طریق تجزیه و تحلیل انشعاب، محاسبه آستانه آشوب و سایر روشها تعمیق بخشیده است و کاربردهایی مانند کنترل ارتعاش و جذب انرژی را ترویج میکند [8-10].
تعریف پایه
پخش
ویرایش
از نظر انرژی پتانسیل، یک سیستم پایداری دوتایی دارای دو مینیمم انرژی پتانسیل محلی است که یک ماکزیمم محلی بین آنها قرار دارد. نمونهای از یک دستگاه مکانیکی پایداری دوتایی، کلید یک لامپ است که یا «روشن» است یا «خاموش» اما بین این دو حالت نمیماند.
در یک میدان نیروی پایستار، پایداری دوتایی بر این واقعیت استوار است که سه نقطه تعادل برای انرژی پتانسیل وجود دارد که دو مورد از آنها فوقالعاده کوچک و یکی فوقالعاده بزرگ است. از طریق بحثهای ریاضی، مشخص است که مقدار ماکزیمم باید بین دو مقدار مینیمم باشد. یک ذره در حالت پایه در یکی از دو نقطه تعادل قرار دارد، زیرا این با حداقل انرژی مطابقت دارد. مقدار ماکزیمم را میتوان به عنوان یک مانع بین آنها در نظر گرفت.
اگر یک سیستم به اندازه کافی انرژی فعالسازی برای عبور از یک مانع (در مقایسه با فرمول آرنیوس در مثالهای شیمیایی) به دست آورد، میتواند از یک حالت انرژی مینیمم به حالت دیگر منتقل شود. پس از رسیدن به حد، سیستم پس از یک زمان استراحت وارد حالت انرژی مینیمم دیگری میشود.
پایداری دوتایی به طور گسترده در دستگاههای الکترونیکی دیجیتال برای ذخیره دادههای باینری استفاده میشود. یک دستگاه پایداری دوتایی دادههای باینری 1 بیتی را در قالب یک حالت که نشاندهنده «0» است و حالت دیگر که نشاندهنده «1» است، ذخیره میکند. همچنین در نوسانسازهای استراحتی، نوسانسازهای چند هارمونیک و ماشههای اشمیت اعمال میشود. پایداری دوتایی بصری به توزیع دستگاههای بصری خاص اشاره دارد. با توجه به ورودی، دو حالت انتقال رزونانس پایدار در میان این دستگاهها وجود دارد. پایداری دوتایی همچنین میتواند در سیستمهای بیوشیمیایی رخ دهد و خروجیهای دیجیتال و قابل تعویض را از غلظتها و واکنشهای شیمیایی پایدار تولید کند. در این سیستمها، پایداری دوتایی معمولاً با پدیدههای هیسترزیس مرتبط است
تماس با شخص: jason luo
تلفن: +8618802564948
فکس: 86-769-2315-1292