时滞生物网络的非线性动力学分析与控制

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zouwen111
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
时滞现象在现实生活中普遍存在,且往往导致各种非预期的有害影响如振荡,因此非线性时滞动力系统理论的应用越来越广泛。目前生物动力系统的应用潜力同样巨大,故文中向两种生物动力系统中引入时滞,并考虑利用时滞对系统性态的影响来实现控制生物系统的可能。首先本文研究了一个基因调控网络,该网络通过向Elowitz的抑制振子中加入一个时滞反馈调控基因建立。用线性化方法得到该系统平衡点处的特征方程,并用DDE-biftool分析特征根实部随时滞τ(σ=τ)和结合概率η的变化并检测出一个可能的余维2-hopf分岔。进一步分析特征方程得到了(σ+τ,η)平面的系统稳定区域并确定上述余维2-hopf分岔的存在,此外文中还分析了参数α、β对系统稳定区域的影响并研究了此余维2-hopf分岔的大致结构。这些研究不仅给出了系统的局部非线性动力学特性,还表明可以通过调节σ+τ和η来控制蛋白质的表达。然后本文研究了一个基于HH模型建立的时滞耦合生物神经元网络。通过仿真外部刺激电流密度I对该网络的影响,发现当I=20μAcm-2时系统鲁棒的振荡且存在三种聚类状态,其中的同步态对生命体非常有害,而扩散态则是最佳工作状态。进一步用DDE-biftool变化I和耦合时滞进行分岔分析,得到了I,ξ平面的分岔集并发现了几个余维2-hopf分岔,结果还表明同步态和扩散态起始于不同的亚临界hopf分岔。从分岔点处得到了与聚类状态对应的周期解信息,利用这些信息作为猜想初始值用DDE-biftool变化ξ延拓出来相应周期解解枝并计算了其floquet乘子,最终得到了同步态和扩散态关于ξ的稳定性图,该图表明不同时滞下能实现不同聚类状态,结合该图本文设计了控制策略成功的驱动系统从同步态进入扩散态。最终结果表明了时滞对生物系统的性态有着巨大影响,并演示了可利用这些影响来控制生物系统的行为。
其他文献
定期对架空高压输电线路进行故障的检测与修复,是供电可靠性的基本保证。传统的人工目测法巡检效率和精度较低,直升机航测法也存在成本昂贵、精度不高的问题。架空高压线巡检机
混凝投药是自来水生产过程中净化水质的一个重要环节,它包括混凝剂投加、混合、絮凝和沉淀四个部分,该过程具有复杂性、时变性、非线形、多扰动和大时滞等特点。净化人员可凭经
随着科学技术的发展和人们物质生活水平的不断提高,人们对生活的安全、舒适、方便等方面的要求越来越高。技术的发展推动社会信息化的不断发展,特别是智能家居、信息家电等概念
本文提出一种对内河和沿海的船舶航行信息进行集中管理的船舶航行信息管理系统,该系统可对船舶机舱设备信息、仪器仪表信息、DGPS定位信息以及气象海况信息进行统一的采集、传
形式概念分析是德国Wille教授基于重建格理论于1982年正式提出,其核心数据结构是概念格模型。该模型以对象与属性的二元关系为基础,刻画了概念间泛化和例化关系,其可视化图形
电梯控制柜型式试验是为了验证电梯控制柜能否满足技术规范的全部要求所进行的试验。该控制系统是用于电梯控制柜型式试验的特种专用设备的检测系统,适用于对各类电梯控制柜进
随着国民经济的发展,粗放型高污染的工业发展模式已经超出了环境的承受能力,必须得到制约。中国政府采取了多种措施来督促企业进行节能减排,其中信息化被各方公认为是最公正、最