Dynamics of electromechanical devices powered by nonlinear electrical transmission lines

Abstract

Dans cette thèse, une rangée de nanopoutres actionnée par une ligne électrique de jonctions Josephson est premièrement étudiée. Nous constatons qu’un seul système électromécanique constitué d’une nanopoutre actionnée par une jonction Josephson effectue des oscillations au dessus d’une valeur critique du courant de polarisation. Dans le cas d’une ligne de jonctions Josephson discrète contenant une nanopoutre à chaque noeud, la simulation numérique montre que lorsque le signal électrique circule dans la ligne, chaque nanopoutre exécute un mouvement de type impulsion et revient à sa position initiale lorsque le signal électrique a passé le noeud. Lorsque le courant de polarisation augmente, l’amplitude et la période des impulsions générées augmentent. On note également l’augmentation de l’amplitude de la forme impulsionnelle lorsque le champ magnétique augmente. Le système électromécanique analysé peut être considéré comme un modèle pour les processus d’actionnement périodique à l’échelle macroscopique, microscopique ou nanoscopique. Et également comme un modèle de pattes d’un robot de mille-pattes. Ensuite, une rangée de bras électromécaniques couplée à une ligne électrique de neurones Fitzhugh-Nagumo est analysée. Nous avons montré théoriquement et expérimentalement qu’un bras électromécanique alimenté par un neurone de Fitzhugh-Nagumo peut afficher en fonction des paramètres du système différents comportements dynamiques tels que: les impulsions simples et multiples, le chaos transitoire et permanent et l’antimonotonie. Dans le cas d’une ligne de neurones de Fitzhugh-Nagumo discrète ayant à chacun de ses noeuds un bras électromécanique, la simulation numérique montre que lorsque le potentiel d’action passe dans la ligne discrète, chaque bras exécute un mouvement de type impulsion et revient à sa position initiale. De plus, cette ligne peut également faire propager une enveloppe de potentiel d’actions et peut par conséquent être utile pour divers types de systèmes de traitement de l’information.