模型化研究两细胞间基因、蛋白耦合振荡中的噪声效应

本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究两细胞间基因、蛋白耦合振荡中的噪声效应.研究发现,在Notch信号通路中,两细胞间基因、蛋白耦合振荡呈现了周期振荡特性,表明了细胞间信号传导的同步振荡特性.“内在”噪声和“外在”噪声对两细胞间基因、蛋白耦合振荡有着不同的作用.内噪声有利于细胞间Notch信号通路中各基因、蛋白表达再次提升.外噪声诱导通路中基因、蛋白的表达水平降低,周期振荡变得阻尼.内、外噪声共同作用不仅可使得基因表达适当并呈现出持续振荡模式,而且还可使得细胞间基因转录合成相应的蛋白过程呈现出持续振荡模式.从而表明了基因表达的内、外噪声共同作用有利于控制细胞间基因激活、蛋白合成保持周期节律性.本文理论结果揭示了内外噪声对细胞间Notch信号通路动力学的一种调控机制,确定了内外噪声各自的调控效应,澄清了内外噪声共同作用调控体系持续周期振荡的物理机制,理论结果符合实验,可为设计阻止Notch体系基因、蛋白变异导致的多种疾病和癌症的通路治疗方案提供理论依据.

并网变流器频率耦合振荡分析及解耦控制设计

阻抗法常用于风电和太阳能并网系统的稳定性分析,变流器控制结构或参数的不对称可能引发频率耦合振荡现象,从而导致基于序阻抗的稳定性分析出现偏差。为此,文中首先建立变流器dq导纳模型,并将其控制结构分解为两个子系统分析耦合产生的原因;然后通过在变流器的电流内环和功率外环中加入解耦因子,分别消除由锁相环(phase locked loop,PLL)控制结构和功率外环控制参数不对称造成的频率耦合,使得变流器序导纳矩阵中的反对角元素为0。由于电网的序阻抗矩阵中反对角元素也为0,故并网变流器系统可以看作单输入单输出(single input single output,SISO)系统,进而能够运用传统的奈奎斯特判据分析其稳定性。解耦后的系统不存在频率耦合振荡现象,无需应用广义奈奎斯特判稳,便于分析系统振荡机理和谐振问题,分析结果可用于指导变流器控制器设计、电网规划及运行。仿真和实验都验证了所提全频带解耦方法的可行性和有效性。

风电接入对柔性直流电网站间耦合振荡模式的影响及站间交互作用的定量评估

风电具有复杂的动态特性,其接入直流电网后对换流站间耦合振荡模式的影响尚不明确。针对该问题,文章首先建立了柔性直流电网小信号模型,对比了柔性直流电网交流侧分别联接等值交流系统和风电场时系统振荡模态的异同,识别了换流站间耦合振荡模式;然后利用各换流站状态变量的总参与因子区域分布特征研究了风电场出力以及换流站控制参数变化时对站间耦合振荡模式的影响;最后通过相对增益矩阵(relativegainarray,RGA)方法定量评估了有无风电接入时换流站间的交互作用程度。理论和仿真结果表明,风电接入会引入新的弱阻尼模态,但不会改变柔性直流电网的站间耦合现象。柔性直流电网中,逆变侧定直流电压站与定功率站在特定频段具有较强的负交互作用,导致在该频段内的振荡容易在这两个站内互相激发;同时,风电场与风电场侧换流站之间具有强交互作用,与其他换流站间相互作用程度较弱,对于风电接入柔性直流电网引发的稳定性问题,可分别关注风电场与风电场侧换流站间的交互作用以及直流电网各换流站间的交互作用。

设调压室水电站输水发电系统耦合振荡特性研究

设调压室水电站输水发电系统是复杂的水机电耦合系统,目前对耦合系统的振荡特性以及各个子系统间的耦合作用关系尚不明晰。本文首先将整个水电站系统分为“引水隧洞-调压室”子系统和“压力管道-机组”子系统,针对“压力管道-机组”子系统的稳定性提出了耦合振荡域的概念并推导了其解析公式,然后结合特征值分析法和数值模拟揭示了耦合系统的振荡特性,最后运用频域分析法探究了两个子系统间的幅频特性及相互作用关系,提出了衡量系统耦合振荡稳定性的定量指标。结果表明:当调速器参数在耦合振荡域外取值时,水电站系统恒不稳定,因此调速器参数在耦合振荡域内取值是整个水电站系统稳定的必要条件。当调速器参数在耦合振荡域内取值时,耦合系统的稳定性由低频振荡模式决定,将系统低频振荡模式的频率代入到两个子系统的幅频特性函数之积中,可以得到振荡叠加率,该值反映了系统扰动在闭环系统中增益值,具有明确的物理意义,当振荡叠加率小于1时,受扰系统趋于稳定。研究成果不仅丰富了水力过渡过程理论体系,对提高水电站运行稳定性也具有较好的工程应用价值。

蜡烛火焰耦合振荡的研究

文章研究了2组全同蜡烛火焰的耦合振荡情况。通过高速摄影机拍摄和、Origin软件图像处理,得到蜡烛耦合振荡情况与距离、直径等因素的关系;利用MATLAB软件仿真和纹影法,探讨热辐射、热对流在耦合中的作用,明确了热对流是蜡烛耦合振荡的主导因素;结合涡动力学理论,对蜡烛火焰耦合振荡的机理做进一步解释。该文为研究蜡烛火焰耦合振荡现象提供了一定的理论依据。

贫氧、预混火焰热声耦合振荡的声场分析

利用SQLABⅡ振动噪声分析仪对贫氧、预混层流火焰和湍流火焰的热声耦合振荡过程进行声场分析.随着化学当量比φ的增大,燃烧室和预混室内声压振动的特征频率逐渐降低,而对应的声功率峰值逐渐提高.在特征频率附近,燃烧室与预混室内的声压振动趋于同频、同相,两者具有明显的耦合关系;在高频情况下,两者不会发生耦合.在化学当量比φ相同而燃烧室入口雷诺数不同的工况下,燃烧室内的声压振动频谱基本相似,说明可燃预混气的组分浓度变化是火焰发生低频振荡的主要原因,当燃烧在偏离化学恰当比情况下进行时,局部空气系数波动所导致的火焰表面大尺度涡团交替脱落是诱发火焰热声耦合振荡的主要原因.

液体火箭发动机中频耦合振荡初步研究

为了研究常规液体火箭发动机研制中出现的中频流量型耦合振荡问题,对发动机耦合系统中各环节建立了满足声学分析的线性化频域模型。通过比较供应系统和燃烧室的幅频响应,并分析耦合系统的自由振荡复频率,以判断发动机的耦合稳定性。计算结果符合发动机试车规律,能够有效地反映该类型不稳定的特征。进一步讨论了燃烧时滞、喷注压降、管路长度和安装节流圈对系统耦合不稳定的影响规律,并揭示了该类型不稳定的机理。

全球气温与ENSO多年际耦合振荡关系的初步研究

借助于最优分割法和多通道奇异谱分析(MSSA)等方法对全球气候变化背景场阶段性变化及其与ENSO振荡信号的相互关系作了详细的诊断分析。结果表明:(1)全球近百年气温长期变化阶段性明显,各阶段之间的气候变率特征差异较大;(2)全球气温变化背景场的阶段性对ENSO的年际及年代际准周期振荡有较为明显的影响;(3)全球气温与Ni?o区海温的年际变率存在着准4年和准2年的显著耦合振荡。

热声耦合振荡燃烧的实验研究与分析

热声耦合振荡是在推进系统工作中经常遇到的危害系统工作及安全的现象。它是由非稳定燃烧放热和压力脉动互相耦合产生的系统振荡过程。通过对天然气预混燃烧过程中的热声耦合振荡现象进行了实验研究,分析了不同当量比、热负荷和进出口边界条件下天然气燃烧的动态过程,分析其稳定范围及振荡模态随影响因素的变化规律。结果显示振荡频率随着当量比的减小有所增加,但是没有发生模态变化。在常压条件、接近贫燃熄火极限时,热声耦合振荡现象消失,压力脉动频率跃升至500 Hz或1000 Hz附近的高频。燃烧室出口越接近阻塞条件,燃烧过程的稳定范围越小。同时入口边界位置越接近燃烧段,压力脉动频率越高。热功率变化也会对脉动频率和声压级数值产生影响。另外还采用线性扰动分析方法对天然气燃烧动态过程进行理论分析,进一步研究了不同条件下旋流预混燃烧的热声耦合振荡模态。

人机耦合振荡的研究现状与展望

文章综述了人机耦合振荡(APC)的分析预测方法、预测准则和相关飞行模拟技术方面的研究成果,以及APC抑制和在线探测技术的进展,分析给出了各种预测准则针对不同类型APC的有效性,提出了未来APC的研究重点。

神经耦合振荡的量子孤波分析

为了分析神经耦合振荡产生频率同步的原因，在神经信息波动方程孤立子解的基础上讨论了神经耦合振荡方程组的稳定解。分别从同地和异地耦合孤波的同相和反相四种情况给出了孤波之间距离随时间的变化规律。阐述了大脑视觉皮层神经元集群之间的耦合振荡在神经孤波模式下呈现出的波粒二象性，体现了知觉具有量子化的特点。因而神经振荡必将引发集体突发，形成脑波频率同步。

NINO区SST与SOI的耦合振荡信号及其预测试验

应用奇异交叉谱（ＳＣＳＡ）分析方法，提取Ｎｉｎｏ 海区各区的平均海温（ＳＳＴ）和南方涛动指数（ＳＯＩ）之间的耦合振荡信号，由此描述其年际和年代际的时变特征。基于ＳＣＳＡ，重建耦合振荡分量序列（ＲＣＣＳ），并与回归分析相结合，对Ｎｉｎｏ 各海区平均的ＳＳＴ月际序列作短期气候预测试验。结果表明，各海区ＳＳＴ与ＳＯＩ的显著耦合振荡周期各有特色，其年际或１０ 年际变化不尽相同，从而构成了ＥＮＳＯ信号在时空演变型态上的复杂性。ＳＣＳＡ基础上的回归预报模型的预报技巧绝大部分优于ＳＳＡ－ＡＲ预报模型。

一类互注入锁相耦合振荡器阵列的局部稳定性分析及其应用

提出了一类任意拓扑结构的互注入锁相耦合振荡器阵列的数学描述方法,分析了阵列在同步解附近的稳定性,得到了阵列的同步和稳定条件。利用推导得到的阵列相位分布控制方法和稳定性条件,实现了矩形结构阵列的不对称副瓣波束以及菱形结构阵列的平面相位分布,并给出了仿真结果。

一种耦合振荡器阵列有源耦合网络设计

推导了耦合网络耦合带宽和品质因数的计算方法,分析了无源耦合网络的缺点,提出了一种新的有源耦合网络设计方案。同时,利用放大器的输出饱和状态,改善了阵列的幅度和相位特性,即使存在幅度分布不均匀的影响时,仍可以通过调整阵列两端的振荡器的自由振荡频率,使得阵列相位分布具有较好的线性梯度。理论分析和仿真结果表明,有源耦合网络利于工程上实现较宽的耦合带宽。

任意拓扑结构的耦合振荡器阵列及其在共形阵中的应用

提出了一种利用耦合振荡器阵列实现共形相控阵天线波束扫描的新方法。建立了任意拓扑结构的耦合振荡器阵列幅度和相位动力学方程，采用图论的方法分析了稳态相位方程解的唯一存在性和稳定性，通过控制振荡器每个单元的自由振荡频率，对相位进行加权，实现了共形相控阵天线无移相器的波束扫描，最后对圆柱形耦合振荡器阵列天线进行了数值仿真，验证了该方法的可行性。

压电换能器与匹配电感的耦合振荡

从耦合振荡的角度，讨论了压电换能器与匹配电感之间的关系及其对换能器谐振特性的影响．结果表明，换能器的实际工作频率不仅取决于自身谐振频率，而且与它和匹配电感的耦合状态有关．确定工作频率。

基于非漏电脉冲耦合振荡器模型的无线传感器网络时间同步算法

提出了一种基于非漏电脉冲耦合振荡器模型的无线传感器网络（WSNs）时间同步算法，并对算法的正确性进行了证明，给出了算法步骤的描述。同时分析了如何在WSN节点上实现该算法，引入了不应期来解决由于延迟带来的节点之间重复激发问题，并讨论了模型中各参数对同步的影响。非漏电脉冲耦合振荡器模型采用线性的动态函数描述振荡器的状态变化，从而解决了经典的脉冲耦合振荡器模型因采用非线性动态函数而使计算量过大的问题，使得基于该模型的时间同步算法可以在WSN节点上高效运行。通过测试平台上的实验验证了算法的有效性。

欧亚500 hPa环流、雪盖和中国降水量3～4年耦合振荡

用２２年（１９７３～１９９４年）观测资料，由循环主振荡型分析（ＣＳＰＯＰ）揭示了东半球５００ｈＰａ环流、雪盖和中国降水量耦合系统的３～４年振荡的循环过程。结果表明，环流－冰雪－降水系统耦合振荡（ＡＳＲＯ）存在显著的欧亚太平洋（ＥＵＰ）和中国东部型（ＥＣ）耦合移动波列，其中５００ｈＰａ高度与雪盖波列空间位相相反，但一致向东南方向移动，而中国降水波列由北向南传播。这反映出欧亚雪盖异常影响欧亚大陆和海洋加热对比，并通过大气内部动力过程激发的耦合空间波的能量频散途径。

基于耦合振荡器模型的WSN时间同步算法——以ZigBee网络为例

提出了一种基于耦合振荡器模型的ZigBee网络时间同步算法,解决了ZigBee网络数据采集过程中的延迟,使得整个ZigBee网络趋于同步,提高了系统的时间精度。该研究引入不应期的方法解决延迟节点重复激发的问题,分析模型的可行性,以及模型中各个参数对同步精度的影响。通过基于耦合振荡器模型的线性动态函数,解决经典模型中计算量过大的问题。通过测试平台上的实验,验证了算法的可行性。

一种环形结构的耦合振荡器阵列及其在有源天线阵中的应用

基于耦合振荡器阵列的有源相控阵天线由于不采用移相器,利于集成,因而是相控阵天线实现低成本和小型化的有效途径之一。提出了一种环形结构的二维耦合振荡器阵列,这种阵列的阵元按照环形排列,阵元之间的耦合通过径向的耦合网络实现。推导了环形结构耦合振荡器阵列的平面相位分布控制方法,只需要控制边界阵元即可实现阵列的平面相位分布控制。同时,对基于环形结构耦合振荡器阵列的有源天线阵的相位控制误差和波束扫描范围进行了分析,理论和仿真结果表明,阵列的相位控制误差具有积累特性。当阵元径向间距为半波长时,可以实现偏离阵面法线30度范围内的波束扫描。