【通过利用相位不均匀性来反馈控制许多磁化梨形四膜虫细胞】模拟控制磁化的梨形四膜虫细胞，在均匀磁场中使用控制李亚普诺夫函数将所有细胞引导到轨道目标位置附Matlab代码

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🔥 内容介绍

磁化生物细胞的精准操控是生物医学工程与微纳机器人领域的前沿方向，其核心是通过外部场（如磁场、电场）引导细胞群体完成特定运动任务（如靶向给药、生物组装）。梨形四膜虫作为一种典型的单细胞真核生物，具有明确的几何形态（梨形）和运动特性（纤毛驱动的定向游动），通过生物矿化或外部标记可赋予其磁化特性，使其能在磁场中响应磁力矩与磁力，为群体操控提供了理想研究对象。

在均匀磁场中操控磁化梨形四膜虫细胞群体时，面临两个关键挑战：一是个体差异性导致的相位不均匀性—— 由于细胞大小、磁化强度、运动参数的差异，群体中各细胞的运动相位（如位置、速度、定向角）会偏离同步状态，形成不均匀分布；二是轨道跟踪的稳定性—— 需将所有细胞引导至预设轨道目标位置（如圆形、螺旋形轨道），并维持群体协同运动。

控制李亚普诺夫函数（Control Lyapunov Function, CLF）为解决此类非线性群体控制问题提供了有效工具，其通过构造正定函数并保证其导数负定，可确保系统收敛至目标状态。本文基于 CLF 设计反馈控制器，利用相位不均匀性作为反馈信息，在均匀磁场中实现磁化梨形四膜虫细胞群体的轨道精准控制。

二、磁化梨形四膜虫细胞动力学模型

三、基于 CLF 的反馈控制器设计

四、结论与展望

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 田守文."三素"废水对梨形四膜虫细胞分裂繁殖影响的研究[J].淡水渔业, 1989, 000(004):29-30.

[2] László KOHIDAI, Gal G , Banchetti R .游仆虫信息素Er-1和Er-2对四膜虫的种间作用[J].动物学报(Current Zoology), 2006, 52(006):1125-1132.DOI:CNKI:SUN:BEAR.0.2006-06-020.

[3] 景体淞,徐镜波,张永祥,等.镉、铅、铜对梨形四膜虫的毒性作用[J].松辽学刊(自然科学版), 2000(2):18-20.DOI:10.3969/j.issn.1674-3873.2000.02.006.

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