border=0

Principias fan bou, struktuer en modus fan operaasje fan oszillatorsysteem mei reguliere dynamyk

<== foarige artikel |

De ienfâldige opsje foar it bouwen fan in oscillator-systeem foar it sammeljen en ferwurkjen fan mjitting-ynformaasje is it synchronisearjen fan it systeem fan oszillators troch eksterne krêft. Yn sa'n oszillatorsysteem is in hege krêft generator dominant, klusterfoarming. De frekwinsjes fan alle generators binne ticht, mar har amplituden binne net lyk. Yn sa'n systeem kinne hast alle oszillators syngronisearje, har oscillaasjes wurde gearhingjend, mar mei ferskillende fazeferslaggen.

15.15 It ensemble fan oszillators ûnder de aksje fan in mienskiplike eksterne krêft.

Synchronisearre systemen fan ynteraktive oszillators wurde brûkt, bygelyks om foech oan lasers te foegjen. Yn dit gefal moat de faze en frekwinsje fan 'e lasers oerienkomme meiwege "erfguod troch in eksterne fjild." Mei ienfâldige tafoeging fan oszillators, har totale krêft is proportional oan de fjouwerkantwurde fan it oantal ynteraktive oszillators, en by syn synchronisaasje is it proportionaal oan har sum.

Sa wurdt mei in tanimming fan it tal ynteraktive oszillators de effektiviteit fan it útfieren fan it proses fan har syngronisaasje yn ferhâlding nei de fjouwerkantwurde fan har totale nûmer. Yn dit gefal kin de krêft fan 'e dominante oszillator tsien kear swakker wêze as de totale krêft fan it systeem.

De ûnderlinge syngronisaasje fan lykweardige oszillators is ticht, as feitlik, nei it beskate gefal, mar it hat inkele eigenaardigens:

Ynteraksje fan oszillators is asymmetrisch, se kinne ferskine yn macht, kinne elkoar ynfiere yn ferskillende graden;

As oszillators ynterakt binne, feroarje har oscillaasjefrekken;

Syn syngronisaasje kin yn-faze en bûten-faze wêze; Mei swakke koppelingen wurde de fazen syngronisearre, mar net de amplituden;

· Frequency locking is te fergelykjen mei faze-ferfanging;

As de ferbining sterk is , dan kin de oscillaasje ôfsluten wurde, dat is it ynteraksje yn 'e systeem dat it ferskinen fan in ekstra oscillaasje- dissipaasje feroaret yn it systeem;

Yn in systeem mei in grut tal modes komt har konkurrinsje op, sadat inkeld ien modus fan oszillaasje bliuwe kin (modus fan oszillaasje kin beskôge wurde as aparte oscillaasjes).

Guon funksjes fan syngronisaasje fan oscillator-ensembles yn 'e oanwêzigens fan lûds yn' e systeem ferskine:

Der is gjin dúdlike grins tusken synchronyske en asynchrone modes (de oergong is ferwiderje);

In synchonous modus fluktuere de normale synchronisaasjefrekwinsje;

Gean of skerm of overshoot fan 'e fazen fan synchronoske oscillaasjes kinne foarkomme.

Fig. 15.2 Skema fan 'e ketting fan interaktive oszillators.

De oansluting tusken oszillators fermindert mei ferhege ôfstân tusken har. Dit wurdt schematika oanjûn troch in ôfnimming fan 'e dikte fan it pylk dy't de ferbining tusken de oszillators oanbe>

Fig. 15.3 Totale straffenensintensiteit fan lasers mei swakke ferbining tusken har.

Troch de faze opfang fan yndividuele lasers wurdt har ynterferinsje beoardield. As praktyske foarbyld fan ynteraktive rotatoren kin men ek in systeem besjen, besteande út yntegraasje fan Josephson-junctions, it útfieren fan in net-stasjonale effekt, en oaren.

Synchroodings moden wurde ek yn beëinige struktueren bewarre dy't bestiet út in grut oantal ynteraktive oszillators. Boppedat is it synchronisaasjeproses yn sokke systemen ôfhinklik fan it oantal oszillators, op it type en omfang fan 'e ferbining tusken har. Yn dit gefal binne de modes fan har yn-faze en anty-faze-syngronisaasje mooglik.

Bygelyks, sels yn in systeem fan trije oszillators dy't yn in ring ferbûn binne, binne ferskate systemsynchronisaasjewizen mooglik:

· Syngronisaasje fan 'e moade;

Syngronisaasje mei in fêste ferskil fan 120 ° oangeande oanslutende oszillators;

· Oscillator-pairssynchronisaasjewizen.

Mei in tanimming fan it tal oscillators yn it systeem ferheget it oantal mooglike farianten fan har gegenseitssynchronisaasje.

Fig. 15.4 Ensemble fan fjouwer oszillators, direkte ynteraksearjen allinich mei de tichtby benoande oszillators.

Bygelyks (15.15) binne fjouwer identike oszillators yn in ring (a) ferbûn, mei elk interaktyf mei twa neistlizzend (b). By it ferbouwen fan 'e attraktive faze wurdt de yn-faze state beoardield (c). Wannear't de fazen repaleare wurde, wurdt in konfiguraasje ynfierd, wêrby't de net-ynteraktive eleminten (1 en 3, 2 en 4) deselde fazen hawwe, en de ynteraktive buorren oszillators binne yn antyfase.

Synchronisaasjeprosessen wurde ek observearre yn systemen mei in romtlike struktuer fan ynteraktive oszillators . Yn dat gefal kinne beide synchronisearre en asynchrone oscillaasjes fan yndividuele oszillators yn it systeem foarkomme, kinne syngronisearre gebieten ( klusters ) foarmje. Tusken yndividuele klusters kinne ûntsteane modus fan syngronisearre oscillaasjes. Illustrative foarbylden fan sokke prosessen wurde bepaald yn libbens- en net-libje natuer.

Fig. 15.5 Oscillatory systeem besteande út oszillators dy't 'elk mei elk' ynteraktearje.

Dit soarte ynteraksje wurdt globaal neamd (fig.15.5a). Op de lykweardige skeakel (b) wurdt oantoand dat elke oszillator ûnder ynfloed is fan 'e ynfloed fan in middelfjild, dat is makke troch alle eleminten fan it oscillatory systeem.

Yn systemen fan globaal ferbûne oszillators (kollektiven) wurdt elke oszillator beynfloede troch in krêftigens dy't proportionearre is oan de gewichtde gemiddelde effekt fan alle oszillators. Dizze krêft is proportional mei it arithmetike gemiddelde fan it totale tal ynteraktive oszillators, en de fluktuaasjes fan 'e effekten op elke oszillator binne yndirekt mei de rms ûnbalens fan alle effekten.

Syn syngronisaasje kin it hiele ensemble fan oszillators ôfdiele of allinich guon gebieten dêrfan (15,6). Yn tsjinstelling mei de boppesteande gefallen is de kollektive krêft fan in oscillator-ensemble net ynstânsje ynsteld, mar wurdt foarme formulearre ôfhinklik fan eksterne betingsten (in foarbyld fan selsorganisaasje yn it systeem). As ien fan 'e oszillators dominant is, dan wurdt in kluster foarme ( Kuramoto-oergong ).

Fig. 15.6 Synchronisaasje fan in systeem besteande út 61 ynteraktende oszillators dy't yn 'e foarm fan sellen (a) lizze.

Mei in swakke ferbining is de yntinsiteit fan oscillaasjes yn 'e lokaal spot ûngefear homogene (b). De syngronisaasje fan oszillators mei in sterker ferbining is manifestearre yn 'e romtele bestelde oscillaasjeintensiteitferdieling (d). It intermediate connection case is werjûn yn figuer (c).

De ûntwikkeling fan systemen foar it krijen, sammeljen en ferwurkjen fan gegevensynformaasje giet yn 'e rjochting fan' e oanlizzen fan 'e begjinsels fan biologyske systemen op te bouwen. Op it algemien kin in oszillator net allinich as ien oscillator begrepen wurde, mar ek as in hiele oszillierjende systeem - in ensemble fan ynteraktive oszillators, dat is in set fan mienskiplik funksjonearjende eleminten (neuronen of neurosale ensembles) dy't yn in oscillatoriering operearje kinne. Fanút it punt fan wiskundige modeling is it handich om ONS te fertsjintwurdigjen as aparte oszillators ynteraktyf mei elkoar.

In karakteristyk karakter fan guon oszillators is de oanwêzigens yn har struktuer fan eksitatoryske en ynhibierjende neuronen (neurele populaasjes), dy't ferskille yn 'e natuer fan har effekten: eksitative neuronen ferheegje, wylst ynhibierende neurons de aktiviteiten fan oare netwurk-eleminten ferminderje. Soksoarte oszillators wurde neuronale oszillators neamd. Oscillatory systeem wurdt beskreaun troch in systeem fan differinsjaal-yntegraasjes. It oantal gelikensens wêrby't se oscillatoryprosessen beskriuwe yn komplekse systemen kinne tsientallen en sels hûnderten hawwe yn it gefal fan in detaillearre rekken fan 'e specifics fan biologyske neuronen. As de stúdzje útfierd wurdt op it nivo fan neurele populaasjes, dan wurde meastentiids twa oant fiif lyknommen beskôge, beskriuwend de dynamyk fan elke befolking dy't gemiddeld oer it ensemble is. Yn it gefal fan in faze synchronisearre oszillatorsysteem wurdt allinich in fariant beskôge - de faze fan oscillaasjes.

Ofhinklik fan 'e arsjitektuer fan ferbiningen tusken oszillatorsysteem binne twa types fan ONS beskôge.

1. Folslein ferbûne oszillatornetten. Yn dit gefal is elk fan 'e oszillators ferbûn mei alle oare oszillators.

2. Netwurken mei pleatslike ferbiningen. Yn dit gefal is elke oszillator allinich tagelyk mei oszillators fan har eigen buert fan in fêste radius.

Somtiden wurde tiidferhalen yn ferbiningen rekken holden. It wurdt feroare dat de ynteraksje wearde (koppelende krêft) fan oszillators lyts is. Dêrom is it mooglik asymptotyske metoaden te brûken: ien of oare ferzje fan 'e teory fan middels, of de oergong nei kontinuorrend oanpas.

In oare mooglikheid is om neuronale netwurken te beskôgjen dy't bestiet út in tige grut oantal oszillators. Hjirby wurde asymptotyske metoaden brûkt, lykas de renormalisearringmetoade (yntegraasje fan oszillators). As analyseelresultaten net berikke kinne, wurdt de stúdzje útfierd fia simulaasje-modeling.

De dynamyk fan in oszillator kin maklik fertsjinne wurde as moasje by in trajectory yn faze romte. Dęrnei sil it limytyk fytse oan reguliere oscillaasjes, de quasiperiodyske - de torus, de stochastyk - de frjemde (stochastiche) attractor. As de netwurkeparameters feroarje, kinne bifurkaasje foarkomme (faze-transysjes), as gefolch fan dat systeemsykteurs ferskine en ferdwine. Algemien kinne bestjoeringssystemen mei swakke ferbiningen fertsjintwurdige wurde as in netwurk fan faze-oszillators.

As it analysearjen fan it gedrach fan 'e OS rjochtet him op it probleem fan syngronisaasje fan oscillaasjes. Fanút in yntuitive perspektyf betsjuttet it synchronisme fan oscillaasjes dat de fariabelen fan deselde namme fan ferskillende oszillators simultan ferheegje en ek tagelyk ôfnimme. Sa, yn syn synchronisaasje moatte alle oszillators itselde frekwinsje en nul faze ferskil hawwe. Dochs is it matematysk makliker om oer syngronisaasje te praten, sels wannear, op deselde frekken, it faze-ferskil net nul is.

As de netwurksynchronisaasjemodus definieare is as de modus wêrby't elke fan 'e oscillators syn frekwinsje stabilisearret, wurdt de syngronisaasje-definysje brûkt yn' e neikommende trije feroarings.

1. Alle oszillators operearje op deselde frekwinsje. Yn dit gefal is it soms maklik om te fielen net de fazen sels, mar har ferskillen.

2. Oszillators binne ferdield yn groepen mei deselde of tichtfrekwinsjes, dêrby foarmje klusters fan syngronisearjende oszillators. Synchronisykbetingsten binne allinich sawat by lytse ferbiningen en in grut oantal oszillators yn it netwurk realisearre. Guon oszillators kinne net yn syn syngronisaasje wêze.

3. Synchronisaasje by de kombineare frequencies.

De be>fazeútgong en it ûntstean fan kollektyf gedrach yn it netwurk. By it syngronisearjen fan it twadde type is it probleem foar it bepalen fan de kwantitative eigenskippen fan klusters (betsjutting en fariant fan klustergrutte, de snelheid fan syn beweging troch it netwurk, ensfh.) Fan be>

<== foarige artikel |





Sjoch ek:

Moden fan operaasje fan scanning probe-mikroskoop

It gebrûk fan gaos yn ynformaasjebedriuwen

Quantum-meganyske ferklearring fan it ferskynsel fan superkonduktiviteit

Literatuer

Untwerpmerken en basissynhâlden fan mikroelektromechanyske apparaten

Physyske basis foar it meitsjen fan yntelliginte mjitsysteemen mei neuronale netwurktechnology

It probleem fan it meitsjen fan keunstmjittige neuron-like mjittingen

Prinsipes fan it bouwen fan biosensors

Electron Paramagnetic Resonânsje

Artificial Neural Networks (INS)

Apparat en prinsipe fan operaasje fan in biologyske neuron

Arsjitektuer fan feiligensensors en systemen foar it kontrolearjen fan de posysje fan kantilen

Werom nei ynhâldsopjefte: Moderne fûnemintele en tapastlike ûndersyk yn ynstruminten

Views: 2141

11.45.9.63 © edudocs.fun is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .