Skip to main content
SUPERVISOR
Vahid Salari,Farhad Shahbazi
وحید سالاری (استاد مشاور) فرهاد شهبازی دستجرده (استاد راهنما)
 
STUDENT
TAHEREH MALAKOUTIKHAH
طاهره ملکوتی خواه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

The Kuramoto Model with Time Dependent Forcing
Synchronization is an adjustment of frequencies and phases of oscillation of group of oscillators due to interaction between the oscillating processes. This phenomenon is observed a lot in nature. This was the motivation for us to investigate the coupled oscillators under kuramoto model. Living systems change with time. However, neither the original model, nor its extensions, have incorporated a fundamental property of living systems, their inherent time-variability. Important characteristics of open systems can readily be missed by not accounting for the non-equilibrium dynamics stemming from their time-dependent parameters. We introduce a generalization of the Kuramoto model by considerating the deterministically time-varying parameters. The natural frequencies of oscillators are influenced by an external time-dependent force. This external force can be considered as a periodic function, like. The coupling constant between oscillators can be considered a constant value for all of them or coupling constant for each oscillator can be normalized to the number of interactions that each oscillator has with other oscillators. We investigate the generalization of the Kuramoto model with unnormalized coupling constant as well as the model with normalized coupling constant by the number of interactions. The behavior of the system are identical in both situations, but the time of reaching to stationary state is different. Furthermore, We consider a normal distribution or bimodal distribution for natural frequencies and investigate the model when amplitude of applied force has bimodal or Gaussian distribution. In this situation, we observe a new dynamics of the collective rhythms, in a way that all of the oscillators move in a synchronized way at a moment and at the next instant they move totally in an asynchronized way. Investigating the behavior of different networks under this model shows that the amplitude and period of order parameter decreases when the frequency of applied force increases. The behavior of small-world network is often different from the other networks. We observe a resonance behavior when the natural frequencies have normal distribution and the amplitude of applied force has bimodal distribution. In this situation, when the frequency of applied force increases, the amplitude of order parameter increases, and after that, it decreases. We investigate the influence of applying the white noise on all of oscillators in both situation in which the coupling is unnormalized or normalized. In either cases, the order parameter of system is increased for a strength of white noise, and we have stochastic synchronization. The strength of the white noise for the model with normalized coupling constant is less than the strength of it for the model with unnormalized coupling constant. Furthermore, we investigate the influence of applying the white noise on defects of small-world network. When we apply white noise on the defects of network, for some strengths of white noise, the order parameter approaches to one and the defects of network are vanished.
همگام‌سازی تنظیم مقیاس زمانی نوسانات در نتیجه‌ی برهمکنش بین نوسانگرهاست. این پدیده در طبیعت به وفور مشاهده می‌شود؛ همین امر دانشمندان را به مطالعه‌ی آن ترغیب کرد. مثالهای زیست‌شناختی بسیاری انگیزه‌ی بررسی نوسانگرهای جفت شده تحت مدل کوراموتو را ایجاد کردند. مدل کوراموتوی اصلی و تعمیم‌های آن یک خاصیت اصلی سیستم‌های زنده، یعنی ویژگی تغییر با زمان، را ندارند. ویژگی‌های مهم سیستم‌های زنده با در نظر نگرفتن دینامیک غیر تعادلی ناشی از پارامتر‌های وابسته به زمانشان از دست خواهد رفت. ما یک تعمیم از مدل کوراموتو با پارامترهای صریح وابسته به زمان ارائه دادیم. در این مدل فرکانس‌های طبیعی نوسانگرها متأثر از یک نیروی خارجی وابسته به زمان هستند. این نیروی خارجی می‌تواند یک تابع متناوب با زمان باشد که ما آن را یک نیروی کسینوسی در نظر گرفتیم. جفت‌شدگی بین نوسانگرها می‌تواند متناسب با تعداد برهمکنشهایی که نوسانگر با بقیه‌ی نوسانگرها دارد باشد و یا یک مقدار ثابت و یکسان برای تمام نوسانگرها باشد. ما به بررسی مدل تعمیم ‌یافته‌ی کوراموتو در دو حالت جفت‌شدگی بهنجار شده با تعداد برهمکنش‌های نوسانگر، و حالت بدون بهنجارش پرداختیم. رفتار سیستم در هر دو حالت مشابه و تنها زمان رسیدن به حالت پایا متفاوت بود. همچنین، برای فرکانس‌های طبیعی نوسانگرها توزیع یکنواخت و توزیع دوقله‌ای در نظر گرفتیم و مدل تعمیم یافته را در شرایطی که دامنه‌ی نیروی اعمالی توزیع گاوسی و یا توزیع دوقله‌ای دارد روی آنها اعمال کردیم. در این شرایط یک رفتار دینامیکی دسته جمعی جدید مشاهده می‌شود؛ به این صورت که در یک زمان تمام نوسانگرها به طور همگام حرکت می‌کنند و در لحظه‌ی بعد کاملاً ناهمگام می‌شوند. همچنین بررسی رفتار شبکه‌های مختلف تحت این مدل نشان می‌دهد دامنه‌ی پارامتر نظم با افزایش فرکانس نیروی خارجی کاهش و فرکانس آن افزایش می‌یابد. رفتار شبکه‌ی جهان کوچک اغلب متفاوت است. در شرایطی که نیروی اعمالی توزیع دوقله‌ای دارد و فرکانس‌های طبیعی یکسان هستند یک رفتار تشدیدی مشاهده می‌کنیم؛ به این صورت که دامنه‌ی پارامتر نظم شبکه‌ی جهان کوچک با افزایش فرکانس نیروی خارجی ابتدا افزایش و پس از آن کاهش می‌یابد. همچنین، ما به بررسی تأثیر اعمال نوفه‌ی سفید روی شبکه‌ی جهان کوچک پرداختیم. اگر نوفه‌ی سفید را روی تمامی نوسانگرهای شبکه‌ی جهان کوچک اعمال کنیم، برای مقادیر خاصی از آن مقدار پارامتر نظم به مقدار بیشینه‌(کوچکتر از یک) می‌رسد و به اصطلاح همگامی تصادفی داریم. در شبکه‌ی جهان، تعدادی از نوسانگرها با فاز مخالف با بقیه‌ی نوسانگرها نوسان می‌کنند، که به آنها نقوص شبکه می‌گویند. اگر نوفه‌ی سفید را روی نقوص شبکه اعمال کنیم، برای مقادیری از نوفه، پارامتر نظم به مقدار بیشینه‌ی یک می‌رسد و نقوص شبکه از بین می‌روند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی