Enhancing power grid synchronization and stability through time delayed feedback control
本文研究了发电机和负荷频率分布为双峰的具有惯性的仓本相振子模型下的电网同步和稳定性。我们通过孤立子频率偏差和对应于不稳定李雅普诺夫指数的李雅普诺夫向量来识别关键节点。为了消除同步的危险偏差，我们提出了时滞反馈控制，这是非线性动态系统中一种有效的控制概念。不同的控制策略进行了测试和比较，相对于所需的控制节点的最小数量，以实现同步和李雅普诺夫稳定性。作为一个证明的原则，这种快速反应的控制方法是使用德国的输电网模型。
2019-08-21 cond-mat.dis-nn nlin.AO nlin.CD
Effects of inertia on the asynchronous state of a disordered Kuramoto model
本文将迭代模拟方法推广到带惯性的无序仓本模型，发现振子相关时间在中等质量下最短、功率谱更接近白噪声，且 Lyapunov 谱也呈现类似效应。
2025-03-11 math-ph math.MP nlin.CD
Sandpile cascades on oscillator networks: the BTW model meets Kuramoto
连锁失效在复杂系统中大量存在，BTW沙堆模型为连锁失效的分析提供了理论基础。然而，它没有考虑到节点具有振荡动力学的可能性，例如在电网和大脑网络中。在这里，我们考虑一个网络的仓本振荡器上的BTW模型正在展开，使我们能够研究如何振荡和级联动态之间的反馈可以导致新的涌现行为。我们假设一个节点与它的邻居越不同步，它就越容易受到攻击，并且相应地降低它的负载承载能力。当一个节点倾倒并卸载时，其振荡相位随机重置。这导致了新的循环行为在一个紧急的，长的时间尺度。系统的大部分时间都处于同步状态，其中负载以最小的级联建立。然而，最终系统达到一个临界点，一个大的级联触发了一个“更大的级联级联的级联”，这可以被归类为龙王事件。然后，系统经历一个短暂的瞬态，回到同步的建立阶段。能力和同步之间的耦合产生的内源性级联种子，除了标准的外源性的，我们展示了各自的作用。我们建立的现象，从数值研究和开发的平均场论，以定位的临界点，计算系统中的负载，确定的长时间振荡的频率，并找到在建立阶段的叶栅尺寸的分布。
2022-03-28 cond-mat.dis-nn math.DS nlin.AO
Hysteretic transitions in the Kuramoto model with inertia
我们报告有限尺寸的数值研究和平均场分析的仓本模型的惯性完全耦合和稀释系统。特别是，我们研究高斯分布的频率的过渡，从不相干的相干性越来越大的系统尺寸和惯性。对于足够大的惯性的过渡是滞后的，并在滞后区域内集群锁定振荡器的各种大小和不同水平的同步共存。由Tanaka、Lichtenberg和Oishi [Physica D，100（1997）279]开发的平均场论的修改允许导出与这些集群中的每一个相关联的同步简档。我们还调查了数字的相干和非相干的解决方案的存在的限制。观察相干态所需的最小耦合在很大程度上与系统大小无关，并且对于适度大的惯性值，它已经饱和到恒定值。的非相干状态是可观察到的临界耦合，其值饱和的大惯性和有限的系统尺寸，而在thermodinamic限制这个临界值发散成比例的质量。通过增加惯性，转变变得更加复杂，并且同步通过旋转振荡器的集群的出现而发生。这些相干漂移振子组的存在引起序参量的振荡。我们已经表明，过渡仍然滞后，即使是随机稀释网络的连接水平对应于每个振荡器的几个链接。最后，报道了意大利高压电网的应用，揭示了由于多个竞争旋转团簇的同时存在，序参量出现准周期振荡。
2014-08-11 cond-mat.dis-nn nlin.CD
Self-consistent autocorrelation of a disordered Kuramoto model in the asynchronous state
Humboldt Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Bernstein Center for Computational Neuroscience（伯恩斯坦计算神经科学中心）；Ecole Normale Supérieure（巴黎高等师范学院）
本文改进平均场方法，采用迭代随机平均场近似简化无序Kuramoto模型异步态的动力学，研究相关功率谱，为生物与技术系统的耦合振子动力学提供参考。
2026-08-18 math-ph math.MP nlin.CD
Stability and control of power grids with diluted network topology
在本研究中，我们考虑了一个随机网络的仓本振荡器的惯性，以模仿和调查出现在高压电网的动态。相应的固有频率被假定为双峰高斯分布，从而模拟发电机和用户的分布：对于电力系统的稳定运行，这两个量必须处于平衡状态。由于同步必须确保一个完美的工作电网，我们调查所需的同步状态的稳定性。我们解决这个问题的数值N个旋转人口的淬火无序的拓扑结构中存在的水平无关。我们获得稳定和不稳定的解决方案，不同的初始相位条件，我们提出了如何控制不稳定的解决方案，足够大的耦合强度，使他们稳定的任何初始阶段。最后，我们研究了高斯白噪声影响下的随机Erdös-Renyi网络，考虑到可再生能源的增加，高斯白噪声是电网的重要组成部分。
2019-05-31 cond-mat.stat-mech nlin.AO nlin.CD
Slow spectral dynamics of shot noise in the Kuramoto model: the role of microscopic regularity
A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院应用物理A.V.加蓬诺夫-格列霍夫研究所）；National Research University Higher School of Economics（国立研究型大学高等经济大学）
研究揭示Kuramoto模型中微观频率分布的规律性对集体波动谱动力学的影响，显示确定性频率选择导致射频噪声谱出现缓慢振荡行为，与随机采样结果不同。
2026-03-30 nlin.CD
Chimera states in neural networks and power systems
本文通过数值模拟证明，在欧洲高压电网、人类连接组及果蝇大脑网络等低谱维度图中，一阶和二阶Kuramoto模型会出现部分同步与类嵌合体状态。
2024-03-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech nlin.CD
Kuramoto model of synchronization: Equilibrium and nonequilibrium aspects
最近，自发同步的研究引起了人们极大的兴趣，特别是在仓本模型的框架内。该模型包括振荡器的分布固有频率通过平均场耦合相互作用，并作为一个范例来研究同步。在这篇评论中，我们提出了一个一般的框架，我们在一个统一的方式讨论已知的结果与最近的发展，广义仓本模型，包括惯性效应和噪声。我们从不同的角度描述模型，突出振荡器之间的相互作用的长程性质，并强调从统计物理的角度来看，其动态的平衡和平衡外方面。在第一个主要部分中，我们介绍了该模型，并讨论了无噪声和有噪声的动态和单峰频率分布的同步过渡，发生在稳态。在第二节中，我们介绍了广义模型，并讨论了它的单峰频率分布的同步相图。在第三节中，我们描述偏离平均场设置的仓本模型考虑广义动力学的一维周期性晶格上的网站上的振荡器驻留和相互作用的耦合，衰减为一个逆幂律的分离。对于两个特定的情况下，即，在没有噪声和惯性的情况下，并在固有频率的情况下，所有的振荡器是相同的，我们讨论如何长时间过渡到同步的平均场模式（零傅立叶模式）的振荡器相位的空间分布的动态。
2014-08-27 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Transient chaos enforces uncertainty in the British power grid
该研究针对英国电网类Kuramoto模型中同步状态受扰结果的不确定性，发现局部吸引域景观存在空间差异，复杂区域对应混沌鞍，且树状子结构及与外围基序的相互作用会加剧不确定性。
2021-02-21 nlin.AO nlin.CD
Dynamic control of intermittent renewable energy fluctuations in two-layer power grids
在这项工作中，我们的动态电网的两层网络，并使用意大利高压电网作为一个证明的原则的例子。在我们的模型中的第一层表示由发电机和消费者组成的电网，而第二层表示作为第一层的控制器的动态通信网络。电力网的动态由具有惯性的仓本模型建模，而通信层为每个发电机提供控制信号P_i^c以改善电力网内的频率同步。我们提出了不同的实现的通信层的拓扑结构和控制信号，并测试控制性能存在的发电机随机功率输出。当使用一个控制拓扑结构，允许所有的发电机交换信息，我们发现，一个控制方案，旨在尽量减少相邻节点之间的频率差非常有效，即使对最坏的情况下，最强的扰动。另一方面，对于其中发电机拥有与电网层中相同的通信链路的控制拓扑，旨在恢复受控节点附近的同步频率的控制方案被证明是更有效的。
2021-11-29 cond-mat.dis-nn math.DS nlin.AO
Multistability and Variations in Basin of Attraction in Power-grid Systems
电网通过提供电力来维持现代社会，因此其稳定性是我们文明的关键因素。电网的动态稳定性通常通过其节点响应于外部扰动而恢复到其所携带的交流电流的相位同步的概率来量化。直觉上，电力网络中节点的稳定性应该随着节点之间的耦合强度的增加而变得更加鲁棒。然而，我们发现了一个违反直觉的耦合强度值的范围内的同步稳定性突然下降的耦合强度的增加，在一些简单的图形结构。由于电网被设计为满足本地和远程电力需求，因此用于本地电力传输的这种简单的图结构或小图在现实中确实是相关的。我们发现，所观察到的非单调行为是多稳定性，这是有关的\emph{unsynchronized}状态的稳定性变化的过渡的后果。因此，我们的研究结果表明，全面了解多稳态的变化是必要的，以防止意外的灾难性的不稳定性的构建块的电网。
2018-07-25 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.soc-ph
Chimera states in coupled Kuramoto oscillators with inertia
研究了两个对称耦合的转动子群体在不同转动惯量下的动力学行为。该系统的特点是不同类型的解决方案，它们都与完全同步状态共存。在小惯性下，系统不再是混沌的，人们主要观察到准周期嵌合体，而通常的（静止的）嵌合体状态不再是可观察的。在大惯性观察到两种不同类型的混沌对称性破缺的解决方案：间歇性混沌嵌合体，其特征在于同步人口和人口显示的湍流行为，和第二个国家的两个人口都是混沌的，但其动力学坚持两个不同的宏观吸引子。间歇混沌嵌合体具有有限的生命期，其持续时间随系统规模和惯性值的增大而呈幂律增长。此外，混沌人口表现出明显的间歇性行为，显示层流阶段，其中两个人口往往同步，和湍流阶段，其中一个人口的宏观运动肯定是不稳定的。在热力学极限，这些国家生存无限的时间和层流制度趋于消失，从而产生固定的混沌解决方案与对称性破缺相反，观察到的混沌嵌合体的环几何形状。
2015-12-14 cond-mat.dis-nn math-ph math.MP
