# 穩態 (系統)[编辑]

| 恒稳态 |
| --- |
| 平衡类型 |
| 上级分类 | 状态、​过程  |
| 拥有特性 | 不變  |
| 相對概念 | 暫態  |

系统科学中，系統或是過程的穩態（steady state）是指定其行為的變數（稱為狀態變數）不隨時間而變化。在連續時間系統中，穩態表示系統的性質*p*對時間的偏导数為零，而且會持續為零：

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_0
若是離散時間系統，穩態表示系統每一個性質的差分為零，而且會持續為零：

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_2
穩態的概念在許多領域都有用到，特別是热力学、經濟及工程学。若系統在穩態，則最近觀測到的系統狀態也會持續下去。在隨機系統中，各個狀態的機率也會維持不變。

對於許多系統，系統啟動後需要一段時間才會進入穩態。進入穩態前的狀態稱為暫態或啟動階段。例如流過管子的流体會呈現穩態，這表示有持續固定的流體通過，而正在裝水的水槽則是暫態，因為水的體積仍隨時間而變化。

系統常常是以渐近的方式進入穩態。若系統無法進入穩態，反而發散，這稱為不檼定的系統。

化學上，穩態是比動態平衡範圍更廣的概念，動態平衡是指二個或是多個可逆反應同時發生，速率相等，而穩態的化學系統不一定要處於動態平衡，因其中一些反應可能是不可逆的。換言之，動態平衡只是穩態的其中一種體現。

## 應用

### 經濟學

**穩態經濟**是指一個國家（或城市、區域或全世界）經濟在一個穩定的規模，可以有穩定的人口以及穩定的消费，而且是在其环境承载力的範圍內。在罗伯特·索洛和特雷弗·斯旺的经济增长模型中，穩態出現在物質資本的總投資等於總折舊，經濟處在經濟均衡的狀態下。

### 電子學

電子學中的**穩態**是指電路的一種平衡狀態，其中暫態的影響已可以省略。

在電路中，如何決定穩態是很重要的主題，因為許多電子系統的重要規格都是以穩態下的特性有關。週期性的穩態解是小信號建模的先決條件。因此穩態分析就是設計過程中不可少的一部份。

有時也會將恒包络的振盪視為是穩態，此情形下，振盪不會消失，而是以固定的振幅繼續振盪。

### 化學工程

在化學、热力学及化学工程的**穩態**是指系統的狀態變數在系統的過程運行當中，仍然維持定值。若整個系統都在穩態（也就是所有的狀態變數都是常數），在系統中一定有某種「流」通萵過系統的各部份（參考質量平衡）。其中一個最簡單的例子是浴缸的水龍頭開著，而放水的栓塞也沒有塞住。在一段時間後，進入浴缸的水和離開浴缸的水一樣多，水面高度（其狀態變數是水量）穩定，系統進入穩態。而當時的水量和浴缸的大小，放水孔的大小以及水龍頭的進水量有關。因為浴缸的水也可能會满出來，因此也可能是進水量等於放水口出水量加上水满溢出來的量，因此達到穩態。

穩態流動過程的條件是在不同時間下，所有的條件都仍要維持定值。這段時間內待測的質量或能量不能有累積的情形。在系統每一部份的質量流率都維持定值。熱力學的性質可能會隨位置而不同，不過每一點的熱力學性質都不隨時間而變化。

### 電機工程

正弦穩態分析是在分析交流電路時的一種方法，可以用類似分析直流電路的方式分析。

電機機械或是電力系統維持在其原來狀態的能力稱為穩態穩定性
。

系統的穩定性是指在出現擾動之後，系統恢復到其穩態的能力。電力是由同步發電機所產生，也會和系統的其他部份保持同步。發電機和電網同步時，表示兩者的頻率、電壓及相序都相同。因此可以定義電力系統的穩定性是系統可以保持同步，且回到穩態的能力。一般電力系統穩定性可分為三種：穩態、暫態及動態穩定性。

**穩態穩定性**（steady state stability）是系統在小幅、漸進的變化下的穩定性。此條件下，一般會限制電壓在其標準值附近，也會限制二個電網之間的相位差不要太大，並且檢查電力設備及傳輸線是否有過載。一般在電力潮流研究中會進行相關確認。

**暫態穩定性**（transient stability）是系統在大幅擾動下的穩定性。在同步交流發電機大幅擾動後，機械的功率角（負載角）會因為軸的突然加速而有大幅變化。暫態穩定性的目標是確認在擾動消失後，負載角是否會回到穩態。

系統在連續性小擾動下的穩定性即為**動態穩定性**（dynamic Stability），也稱為**小信號穩定性**（small-signal stability）。小擾動是因為負載及發電機的隨機性波動所造成。在互聯的電力系統中，這些隨機性波動可能會讓轉子角度持續增加，因而造成災難性的失效。

### 機械工程

若機械系統上施加了週期性的力，一般來說系統會有些暫態特性，之後就會進入穩態。像振动系統（例如钟摆）就有此特性，不過也可能會出現一些稳定或半穩定的動態系統。也有一些特定的狀態，會在一開始就進入穩態。

### 光纖

在光導纖維中，「穩態」就是平衡模式分配的同義詞。

### 生理學

**体内稳态**（Homeostasis，源自古希臘語 ὅμοιος, *hómoios*, 類似 and στάσις, *stásis*, 站著）也稱為體內平衡，是生物調節其內部的環境，維持在穩定、不變條件下的特性。體內平衡一般是指生物，此概念源自克洛德·贝尔纳在1865年提出的内环境概念。體內平衡需要許多動態平衡調整及控制的機制才能達到。

### 生物化学

在生化反应中，稳态是在一定的时间范围内，酶与底物形成复合物的速率与产物生成的速率相等的状态。

### 生态学

生态学中的稳态是生态系统在面对变化着的外部条件下，能保持稳定的内部状态。

### 医学

**稳态医学**是一门研究生物体分子、细胞、器官及全身系统的科学，是以维持稳态平衡为立足点继而维护人体健康、预防和诊疗疾病的综合性学科。与传统的“对症治疗”相比，稳态医学是更针对疾病根源，注重对稳态破坏的“对因治疗”及动态重建各系统平衡为重点的新体系，以新视角认识健康和诊疗疾病。"稳态医学"是中国科学院王松灵院士提出的医学概念。

稳态医学概念图
稳态医学主要包括三个方面内容：

首先是了解机体稳态及其调节机制在维持健康中的作用。稳态是生物体内部环境的平衡状态，对于健康至关重要，稳态调节机制包括各种生理过程和反馈机制，能够维持机体内部稳定的状态；

其次是分析疾病过程中稳态失衡的原因及干预因素。疾病的发生往往与机体内部稳态的失衡有关，通过深入研究稳态失衡的原因，可以了解疾病的发展机制，找到干预因素；

最后是综合前两项获得的信息，通过合理干预恢复机体稳态，达到维持机体健康和防治疾病的目的。基于对稳态的认识和疾病机制的分析，可以制定相应的干预策略，恢复稳态，促进健康的恢复和维持，防治疾病的发生和发展。

稳态医学针对疾病的本质，着重于"对因治疗"以及动态重建各系统平衡，构建以新视角认识健康和诊疗疾病为重点的新体系。稳态医学致力于深入了解疾病产生的根源，并通过恢复和维持稳态来解决疾病问题。这一新的观念和方法突破了传统医学模式，强调了整体平衡和健康恢复的重要性。理想的稳态医学治疗模式应该综合考虑血管生物力学、细胞信号转导、免疫微环境等方面的稳态调节机制。在这个模式中，首先要识别并阻断疾病发展过程中的关键节点，以防止疾病进一步恶化；其次，治疗方法应在不破坏体内平衡过程的前提下进行，以免引起其他不良影响；最终目标是通过恢复稳态来改善机体的状态，促进健康的恢复和维持。这种综合调节的治疗模式可以更好地针对疾病的多方面因素，从而提高治疗效果和患者的整体健康水平。

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## 參考資料