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一类循环生物系统的稳定性和鲁棒性分析。 (英语) Zbl 1391.34133号

Insperger,Tamás(编辑)等人,《时滞系统》。理论、数学、应用和实验。根据2015年6月28日至30日在美国密歇根州安娜堡举行的第十二届国际会计师联合会研讨会上的陈述,选出论文。查姆:施普林格(ISBN 978-3-319-53425-1/hbk;978-3-3169-53426-8/电子书)。《延迟与动态进展》7,155-168(2017)。
本文研究了一类形式的循环基因调控网络(GRN)系统的稳定性和鲁棒性\[\开始{aligned}&x'{1}(t)=-\lambda_{1} x个_{1} (t)+g{1}(x{2}(t)),\\&x'{2}(t)=-\lambda_{2} x_{2} (t)+g{2}(x{3}(t)),\tag{1}\\&x'{n}(t)=-\lambda_{n} x个_{n} (t)+g{n}(x{1}(t-\tau)),结束{对齐}\]其中,\(tau\geq0),\(lambda_{i}>0,\)\(i=1,2,\dots,n)和每个\(g_{i{:\mathbbR_{+}\rightarrow\mathbb R_{+/}\)是形式的Hill函数\[g{i}(x)=\frac{a{i}}{b{i}+x^{m{i}{}\qquad\text{if}i+1\quad\text{press}\quadi,\]\[g_{i}(x)=\frac{a_{i} x^{m{i}}{b{i}+x^{m{i}}\quad\text{if}i+1\quad\\text{activates}\quadi,\]其中,\(a{i}>0\)、\(b_{i}>0\)和\(m_{i{in\mathbb N\)以及\(m_a{i}\geq 1,\)表示非线性的参数。
将(1)围绕其任何平衡点线性化,得出以下特征方程\[x(s)=\prod_{i=1}^{n}(\frac{s}{\lambda{i}}+1)-ke^{-\tau s},\tag{2}\]其中,\(k\in\mathbb R\)是线性化反馈系统的直流增益。众所周知,如果以下条件(正割条件)成立,则带有\(k<0)的(2)是稳定的\[|k|\leq(秒(\pi/n))^{n}。\]在本文中,作者使用包含时滞的割线条件的扩展版本来分析特征函数(2)。他们利用这一点获得了时滞循环动力网络在负反馈下仅依赖于Hill函数的系数(a{i})、(b{i}\)和(m_{i}_)的振荡稳定或存在的充分条件。他们还研究了网络的鲁棒性,并为GRN的Hill函数参数的扰动提供了界,使其保持局部渐近稳定。
他们还研究了正反馈下的时滞循环动力网络。证明了系统总是有一个平衡点(x{eq}),使得系统在与时滞无关的x{eq}附近是局部稳定的。他们分析了相同的GRN,并表明系统最多可以有两个与时滞无关的局部稳定平衡点。当GRN正好有三个平衡点时,证明了其中两个平衡点是稳定的,与时滞无关,第三个平衡点将是局部不稳定的,而与时滞无关。
关于整个系列,请参见[Zbl 1380.34003号].

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全文: 内政部

参考文献:

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