حالة مستقرة

الاقتصاد المستقر هو اقتصاد (وخاصة الاقتصاد الوطني، ولكن قد يشمل اقتصاد مدينة أو منطقة أو العالم) يتميز بحجم ثابت وعدد سكان واستهلاك ثابتين، بحيث يظلان عند مستوى الطاقة الاستيعابية أو دونه . في نموذج النمو الاقتصادي لروبرت سولو وتريفور سوان ، يتحقق الاستقرار عندما يتساوى إجمالي الاستثمار في رأس المال المادي مع معدل الاستهلاك ، ويصل الاقتصاد إلى حالة التوازن الاقتصادي ، وهو ما قد يحدث خلال فترة نمو.

في الهندسة الكهربائية والإلكترونية ، تُعرف حالة الاستقرار بأنها حالة توازن في الدائرة أو الشبكة الكهربائية، تحدث عندما تتلاشى تأثيرات الإشارات العابرة . كما تُستخدم حالة الاستقرار كتقريب في الأنظمة التي تحتوي على إشارات عابرة مستمرة، مثل أنظمة الصوت، لتسهيل تحليل الأداء من الدرجة الأولى.

يُعد تحليل الحالة المستقرة الجيبية طريقة لتحليل دوائر التيار المتردد باستخدام نفس التقنيات المستخدمة في حل دوائر التيار المستمر. ^{[ 1 ]}

تُسمى قدرة الآلة الكهربائية أو نظام الطاقة على استعادة حالتها الأصلية/السابقة بالاستقرار في الحالة المستقرة. ^{[ 2 ]}

يشير استقرار النظام إلى قدرته على العودة إلى حالته المستقرة عند تعرضه لاضطراب. وكما ذُكر سابقًا، تُولّد الطاقة بواسطة مولدات متزامنة تعمل بتزامن مع بقية النظام. ويتزامن المولد مع ناقل الطاقة عندما يكون لهما نفس التردد والجهد وتسلسل الطور . وبالتالي ، يُمكن تعريف استقرار نظام الطاقة بأنه قدرة النظام على العودة إلى حالته المستقرة دون فقدان التزامن. وعادةً ما يُصنّف استقرار نظام الطاقة إلى استقرار الحالة المستقرة، والاستقرار العابر، والاستقرار الديناميكي .

تقتصر دراسات استقرار الحالة المستقرة على التغيرات الطفيفة والتدريجية في ظروف تشغيل النظام. ونركز فيها بشكل أساسي على تثبيت جهد الحافلات بالقرب من قيمها الاسمية. كما نتأكد من عدم تجاوز زوايا الطور بين حافلتين حدًا معينًا، ونتحقق من عدم وجود أحمال زائدة على معدات الطاقة وخطوط النقل. وتُجرى هذه الفحوصات عادةً باستخدام دراسات تدفق الطاقة.

يتضمن استقرار النظام العابر دراسة حالة نظام الطاقة بعد حدوث اضطراب كبير. فبعد حدوث اضطراب كبير في المولد التزامني، تتغير زاوية قدرة المولد (الحمل) نتيجة التسارع المفاجئ لعمود الدوار. ويهدف بحث استقرار النظام العابر إلى تحديد ما إذا كانت زاوية الحمل تعود إلى قيمة ثابتة بعد زوال الاضطراب.

تُدرس قدرة نظام الطاقة على الحفاظ على استقراره في ظل اضطرابات صغيرة مستمرة تحت مسمى الاستقرار الديناميكي (المعروف أيضًا باستقرار الإشارة الصغيرة). تحدث هذه الاضطرابات الصغيرة نتيجةً للتقلبات العشوائية في الأحمال ومستويات التوليد. في نظام طاقة مترابط، قد تؤدي هذه التغيرات العشوائية إلى عطل كارثي، إذ قد تُجبر زاوية الدوار على الزيادة بشكل مطرد.

يُعدّ تحديد حالة الاستقرار موضوعًا بالغ الأهمية، إذ تُحدد العديد من مواصفات تصميم الأنظمة الإلكترونية بدلالة خصائص حالة الاستقرار. كما يُعدّ الحل الدوري لحالة الاستقرار شرطًا أساسيًا لنمذجة الإشارات الصغيرة الديناميكية. لذا، يُشكّل تحليل حالة الاستقرار عنصرًا لا غنى عنه في عملية التصميم.

في بعض الحالات، من المفيد اعتبار الاهتزاز المستمر للغلاف - وهو اهتزاز لا يستقر أبدًا على حالة السكون، ولكنه يستمر في التحرك بسعة ثابتة - نوعًا من حالة الاستقرار.

في الكيمياء والديناميكا الحرارية والهندسة الكيميائية ، تُعرف الحالة المستقرة بأنها حالة تكون فيها جميع متغيرات الحالة ثابتة على الرغم من العمليات الجارية التي تسعى لتغييرها. ولكي يكون النظام بأكمله في حالة مستقرة، أي لكي تكون جميع متغيرات الحالة ثابتة، يجب أن يكون هناك تدفق عبر النظام (قارن بموازنة الكتلة ). أحد أبسط الأمثلة على هذا النظام هو حوض الاستحمام مع صنبور مفتوح ولكن بدون سدادة سفلية: بعد فترة معينة، يتدفق الماء إلى الداخل والخارج بنفس المعدل، وبالتالي يستقر مستوى الماء (متغير الحالة هو الحجم) ويكون النظام في حالة مستقرة. بالطبع، يعتمد الحجم المستقر داخل الحوض على حجم الحوض وقطر فتحة التصريف ومعدل تدفق الماء الداخل. وبما أن الحوض قد يفيض، فإنه يمكن في النهاية الوصول إلى حالة مستقرة حيث يتساوى تدفق الماء الداخل مع الفائض بالإضافة إلى الماء الخارج عبر المصرف.

تتطلب عملية التدفق المستقر ثبات الظروف عند جميع نقاط الجهاز مع مرور الوقت. يجب ألا يحدث تراكم للكتلة أو الطاقة خلال الفترة الزمنية المحددة. سيظل معدل تدفق الكتلة ثابتًا في مسار التدفق عبر كل عنصر من عناصر النظام. ^{[ 3 ]} قد تختلف الخصائص الديناميكية الحرارية من نقطة إلى أخرى، ولكنها ستظل ثابتة عند أي نقطة معينة. ^{[ 4 ]}

عند تطبيق قوة دورية على نظام ميكانيكي، فإنه عادةً ما يصل إلى حالة استقرار بعد مروره بفترة انتقالية. يُلاحظ هذا غالبًا في الأنظمة المهتزة ، مثل بندول الساعة ، ولكنه قد يحدث مع أي نوع من الأنظمة الديناميكية المستقرة أو شبه المستقرة. يعتمد طول الفترة الانتقالية على الظروف الابتدائية للنظام. في ظل ظروف ابتدائية معينة، قد يكون النظام في حالة استقرار منذ البداية.

في الكيمياء الحيوية ، يُعدّ دراسة المسارات الكيميائية الحيوية موضوعًا بالغ الأهمية. غالبًا ما تُظهر هذه المسارات سلوكًا مستقرًا حيث تبقى الأنواع الكيميائية ثابتة، ولكن مع وجود تبديد مستمر للتدفق عبر المسار. تتطور العديد من المسارات الكيميائية الحيوية، وليس جميعها، إلى حالات مستقرة. ونتيجة لذلك، تُمثّل الحالة المستقرة حالة مرجعية مهمة للدراسة. يرتبط هذا أيضًا بمفهوم التوازن الداخلي ، إلا أنه في الكيمياء الحيوية، قد تكون الحالة المستقرة مستقرة أو غير مستقرة، كما هو الحال في التذبذبات المستمرة أو السلوك ثنائي الاستقرار .

التوازن الداخلي (من اليونانية ὅμοιος، hómoios ، بمعنى "مماثل" و στάσις، stásis ، بمعنى "ثابت") هو خاصية النظام التي تنظم بيئته الداخلية وتسعى للحفاظ على حالة مستقرة وثابتة. يُستخدم هذا المصطلح عادةً للإشارة إلى الكائنات الحية ، وقد انبثق المفهوم من مفهوم " البيئة الداخلية" (milieu interieur) الذي وضعه كلود برنارد ونُشر عام 1865. وتُتيح آليات التوازن والتنظيم الديناميكية المتعددة تحقيق التوازن الداخلي.

في مجال الألياف البصرية ، يعتبر مصطلح "الحالة المستقرة" مرادفًا لتوزيع نمط التوازن . ^{[ 5 ]}

في مجال حركية الدواء ، تشير حالة الاستقرار إلى الحالة التي يتوازن فيها معدل إعطاء الدواء مع معدل إزالته ، مما يؤدي إلى تركيز ثابت للدواء في مجرى الدم مع مرور الوقت. ويحدث هذا التوازن عادةً بعد جرعات متكررة أو ضخ مستمر ، ويُستخدم لضمان ثبات مستويات الدواء العلاجية. بالنسبة لمعظم الأدوية التي تُظهر حركية من الدرجة الأولى ، تتحقق حالة الاستقرار عمومًا بعد ما يقارب أربعة إلى خمسة أنصاف أعمار ، وعندها تصبح التغيرات في تركيزات البلازما بين الجرعات ضئيلة ويمكن التنبؤ بها. ^{[ 6 ]}

في حالة الاستقرار، لا تبقى تركيزات الدواء عند قيمة واحدة ثابتة، بل تتذبذب ضمن نطاق محدود محدد بقيم الذروة ( _Cmax ) والقاع ( Cmin ) خلال كل فترة جرعة. من الناحية المثالية، يُحافظ على هذا النطاق أعلى من الحد الأدنى للتركيز الفعال (العلاجي) وأقل من عتبة الآثار الجانبية ، وبالتالي تحقيق ^{تركيزات} ضمن ما يُسمى بالنافذة العلاجية . _[ ^{7 ]}