分数阶神经型脉冲振荡器

为了使仿生神经振荡器能比较正确地模仿实际生物神经冲动的波形特征,在分数阶微分R-L定义和三角波函数的基础上构造出分数阶神经振荡器,并用该振荡器仿真各种人体活动的生物神经信号.实验表明该神经振荡器是一种可根据实际生物神经特性调整参数的分数维神经振荡器,其输出波形为非方波或非矩形波;能很好地模拟声带外展肌-环杓后肌神经电脉冲信号、动作电位AP、神经元兴奋和神经元仰制等神经信号,可望为未来神经功能修复提供一种技术支撑.证明了生物神经冲动的内在本质规律不是整数维的,可能和分数维有关.     

一类脉冲发放型人工神经元

从可编程神经脉冲振荡器(PNPO-Programmable Nerual Pulse Oscilator)的数学原理出发,理论上探讨了构建恒定脉宽PNPO模型的原理和条件,提出一类脉冲发放型人工神经元电路,模拟生物神经元输出等幅、恒宽、频率可编程的离散电脉冲信号。然后用OTA (Operatinal Transconductance Amplifier)器件实现并进行实验性能测试。     

基于连分式分解的1/2^n阶模拟分抗逼近电路设计

应用连分式理论设计1/2n阶模拟分抗逼近电路。基于分数阶微积分理论,推导理想模拟分抗的网络函数。对1/2阶理想分抗的网络函数进行连分式分解,得到相应模拟分抗逼近电路的网络函数,并将其推广到1/2n阶。采用无源RC器件设计电路的具体结构,并通过multisim10仿真。实验结果证明,由连分式分解理论设计的1/2n阶分抗逼近电路具有良好的幅频响应和相频响应,能有效地逼近理想分抗。     

基于Hopf振荡器的仿生机器魟鱼胸鳍波形控制算法

为了获得与生物魟鱼胸鳍相近的推进波形和游动性能,提出基于Hopf振荡器的仿生中枢模式发生器（CPG）胸鳍波形控制策略. 针对仿生机器魟鱼的结构与游动特征,利用20个Hopf振荡器耦合构建中心式CPG拓扑网络模型;通过输入参数幅值、频率和波数,控制该拓扑网络模型输出仿生机器魟鱼定常巡游、加速游动和机动转弯3种游动模式下胸鳍波形的动态位置信号. 通过仿真验证了该拓扑网络模型能够快速响应输入参数的变化,稳定输出平滑、连续的动态位置信号. 通过试验研究该拓扑网络模型控制仿生机器魟鱼胸鳍波动的可行性以及网络的输入参数对仿生机器魟鱼游动性能的影响. 试验结果表明,该模型能够稳定地输出耦合的波形信号,控制仿生机器魟鱼鳍面形成与生物鱼相似的推进波形,实现各游动模式以及各游动模式间灵活平滑地切换.     

一种可变阶次模拟分抗电路的实现方案

在分数阶微积分的工程应用中,一个最重要的步骤是模拟分抗电路的实现,为此采用跨导运算放大器设计了可变阶次分抗电路,并利用有限数量的二端口网络级连,能够在电路设计形式固定的情况下,通过调节跨导运算放大器的控制电流,在一定的范围内改变分抗的运算阶数。模拟结果与理论分析结果相一致,证明该设计方案对于分数阶微积分的实际应用有着一定的工程意义。     

1/2阶分数演算的模拟OTA电路实现

为了更有效地进行分抗的电路设计,对信号处理中分数演算的模拟电路实现进行了探讨,给出了分数演算的模拟电路无源实现和有源电路实现方案;推导出求解分抗阻抗的精确递推公式.无源电路中给出了分数阶低通和高通滤波器方案,有源电路采用高带宽电流型跨导运算放大器（OTA）进行设计,满足高频信号分数阶运算的要求;同时进行了理论计算和电路模拟性能分析,分析结果表明两种实现方案均能很好地完成信号的分数演算功能,对于分数演算的理论研究与工程实践有着实际意义.     

Riemann-Liouville分数阶图像增强算法及其电路实现

为了解决整数阶微分对图像纹理增强效果不明显及Grümwald-Letnikov（G-L）微分后会使RGB彩色图像边缘色彩失真的问题,提出了一种Riemann-Liouville（R-L）分数阶图像增强算法并讨论了该算法的电路实现.从R-L定义出发,推导出分数阶微分方程,构造了数字图像8个方向上的0~1阶分数阶微分模板并讨论了其数值运算规则,在此基础上构造并实现了数字图像的R-L分数阶微分电路,并在HSI空间对I分量进行分数阶微分实现彩色图像增强.实验结果表明,该算法能比较明显地增强图像的纹理和边缘细节,增强后的图像清晰度和对比度提高,图像视觉效果明显,具有非线性增强灰度图像和彩色图像的复杂纹理特征及边缘信息的独特优势和良好效果.     

分数阶中立型随机时滞微分方程的波形松弛方法

针对大多数分数阶中立型随机时滞微分方程无法给出精确解的问题,给出了方程的一种数值解法.该方法首先将波形松弛方法推广到具有常延迟项的分数阶中立型随机微分方程,然后在分裂函数满足Lipschliz条件下证明了波形松弛方法在均方意义下收敛.数值模拟表明,波形松弛方法可用于求解分数阶中立型随机时滞微分方程.     

基于Colpitts振荡器模型的网格涡卷混沌系统

为了在3阶Colpitts振荡器模型框架下获得网格涡卷混沌吸引子,基于混沌吸引子形成机理,提出了通过引入2个单位锯齿波函数改造模型方程生成网格涡卷混沌系统的方法,使改造后的3维系统形成网格分布的指数2平衡点,从而获得了(2M+1)×(2N+1)网格涡卷混沌吸引子.采用常规的动力学分析方法,研究了该系统的动力学特性,并作离散化处理后基于微控制器进行了数字电路实现和相应的实验验证,实验输出与数值仿真结果一致,由此说明了在Colpitts振荡器模型框架下生成网格涡卷混沌吸引子的可行性和实现性.     

复域Duffing振荡器的分数阶混沌

首先分析了整数阶算子对分数阶算子的逼近,利用线性系统分析工具--Laplace变换建立了基于周期强迫复域分数阶Duffing振荡器模型.计算机仿真实验表明不仅整数阶复Duffing方程可产生混沌,而且分数阶复Duffing方程,在适当的参数调节下也可产生混沌,从而为非线性动力系统的混沌研究从整数阶扩展到分数阶提供了新的研究方向.     

可去抖动的时钟脉冲发生器

为了克服晶体振荡器的温漂问题,提高时钟精度,控制输出脉冲。本文设计了一种脉冲发生器,采用基于分频链的时钟校准方法,结合脉冲控制电路,可以输出标准时钟脉冲。标准时钟脉冲在脉冲发生器的控制下产生频率和脉冲个数都可调节的脉冲序列,其校准精度达±0.25 ppm,校准范围±32 ppm。经仿真验证,该方案符合设计初衷,达到设计要求。     

用混沌振子和Kalman滤波检测强分形噪声中的弱信号

针对强分形噪声中微弱信号难于检测这一问题,提出了小波域多尺度模糊自适应Kalman滤波和Duffing振子相结合的方法。先对淹没在强分形噪声中的信号进行多尺度小波变换,根据分形噪声信号小波系数的平稳性,建立状态方程和观测方程,用模糊自适应Kalman滤波,对每一尺度估计出分形信号,然后将估计信号与观测信号作差得误差信号,把误差信号送入Duffing振子,利用Duffing振子对噪声的免疫性,来检测微弱信号。也给出了Duffing振子的免疫性一种新的统计解释。仿真实验结果表明：该方法能在低信噪比和低信干比下有效地检测出淹没在强分形噪声中的微弱谐波信号。     

腔倒空驱动器研究

本文介绍了腔倒空技术的原理,并对腔倒空驱动器进行设计、测试.研制的腔倒空驱动器能够驱动声光换能器衍射出4MHz?p800kHz?p400kHz?p80kHz?p40KHz?p8KHz、4KHz、800Hz、400Hz等不同重复频率的激光脉冲序列,完成腔倒空,满足不同研究对激光器需求.     

在线可变频率步进电机脉冲源

设计了一个可在线改变运行频率的步进电机驱动器脉冲源.电路主要用了两片MAX5160,一片555时基电路.MAX5160是32级可调的数字电位器,制成的脉冲源频率从288 Hz-14.4 kHz32级可调.     

互注入耦合同步微波功率合成器理论初探

提出了一种适用于半开放结构的平面电路合成的互注入耦合同步微波功率合成器的理论,导出了耦合同步时振荡器的振幅和相位所满足的微分方程,并给出了用微波两路功分器／合成器做耦合电路时互注入耦合同步合成电路的计算机辅助分析的结果。     

两类齿轮图的分数色数

分数着色是在正常着色的基础上提出的,拓展了图着色的研究领域,便于更好的研究图的结构.主要研究了齿轮星图,齿轮风车图的分数色数,分数关联色数和分数全色数,给出了计算这些图形分数色数的公式,并且对公式进行了证明.     

核子数A与核谐振子模型中的hw的关系研究

在三维谐振子势中利用维里定理,核密度及核半径的实验公式较精确地得到了不同原子核的振子势角频w与核子数A及激发态上核子数N。的关系。     

一种基于分数阶积分的数字图像去噪算法

针对现有图像去噪算法丢失图像纹理信息的问题,将基于Riemann-Liouville定义的分数阶积分应用于数字图像的噪声去除,提出8个方向上的图像任意阶积分掩模,给出运用该掩模进行图像去噪的数值运算方法及相应的算法实现电路模型.仿真实验结果在定性和定量的方面表明本文的算法对灰度图像和彩色图像同样适用,具有能够一次性完成积分,去噪精度高,同时能最大限度保持图像的纹理细节信息的特点.该算法特别适用于高精度的图像实时去噪.     

将分数阶微分演算引入数字图像处理

为了系统论述图像分数阶微分对纹理细节的增强能力及其侧抑制原理,提出数字图像分数阶微分掩模及其运算规则。论述了分数阶微分的动力学物理意义并推导了分数阶微积分与经典时-频分析之间的关系,分析了在一定条件下二维分数阶微分的可分离性;其次,从信号处理和生物视觉神经模型两个角度提出图像分数阶微分的高斯差感受野模型,并分析其产生的特殊马赫现象;最后,提出并论述了数字图像分数阶微分掩模及其运算规则。计算机数值实验结果表明,对于纹理细节信息丰富的图像信号而言,分数阶微分对灰度变化不大的平滑区域中的纹理细节信息的增强效果明显优于整数阶微分运算。     

分数阶Fourier变换的数值计算

以分数阶Fourier变换的定义为基础，仿真实现了其数值运算。对于线性调频信号（LFM），分析了调频斜率与分数阶数的关系，进而与匹配滤波器进行了性能比较，并且在低信噪比条件下仿真实现了LFM信号怀噪声的分离。仿真结果表明，当分数阶数与调频斜率相匹配时，LFM信号的能量会高度集中。在水声信号处理领域，分数阶Fourier变换的良好的抗多卜勒性能有利于微弱信号检测。