刺激下可变耦合神经振子群活动的非线性随机演化模型

考虑耦合强度随时间变化,提出在外刺激及噪声共同作用下神经振子群活动的动力学模型,并引入平均耦合对数密度作为神经振子群分布式时空编码模式.通过数值分析表明,一阶弱谐波刺激对神经振子群体编码没有显著的影响;强刺激或高阶谐波刺激加强了神经振子群的同步化活动,并增强了神经振子之间的耦合;不同频率谐波的组合刺激对神经编码的影响并不是相互独立的,而是具有某种非线性关系,且刺激强度较大的谐波主导神经编码.     

对称电耦合连接方式下的多尺度同步行为和转迁过程

本文研究了改进的ML神经元模型在环式和链式两种对称连接结构下的多尺度同步转迁过程.通过定义峰相位、簇相位、网络的平均峰频率差和平均簇频率差,发现随着耦合强度的增加,耦合神经元从互不相关到簇同步再到峰同步过渡,最后达到几乎完全同步.簇同步和峰同步属于相位同步的两种节律类型,对应慢时间尺度的簇同步通常先于对应快时间尺度的峰...     

基于功率谱密度极值点跟踪的次同步振荡辨识方法研究与应用

随着新能源发电的快速发展,大规模新能源汇集地区频繁出现次同步振荡问题,且振荡现象与串补、直流输电引起的次同步振荡不同,具有超同步谐波凸显和频率时变的特性。为了能够对新能源汇集地区中的次同步振荡信号进行准确提取和辨识,本文综合新能源汇集地区电力系统次同步振荡特性,提出了一种基于功率谱密度极值点跟踪的次同步振荡的主导次/超同步谐波检测方法,该方法能够从电气量测响应中快速准确地捕捉到微弱扰动的频率和幅值变化,为次同步振荡的预警、保护和控制研究提供科学的参考数据。通过对现场实测波形数据采用传统FFT分析方法与本文方法进行对比分析,本文提出的方法能够更好的适应频率缓慢时变的情况以及具有特定频率下更高检测精度的优点,从而验证了本文中所提方法的正确性和有效性。     

随机干扰下拓扑时变Kuramoto网络事件触发固定时间同步

本文针对一类网络拓扑时变且耦合通道存在随机干扰的Kuramoto型振子网络的同步问题, 设计了事件触 发机制下的固定时间控制算法. 针对耦合网络的拓扑在切换中保持连通的假设, 给出了一种具有多层结构的事件 触发分布式控制策略, 并能够抵消随机干扰对同步性能带来的负面影响. 利用随机Lyapunov稳定理论和固定时间稳 定性理论给出了达到实际固定时间相位同步的控制参数条件和同步调节时间的上界. 另外, 证明了所使用的事件 触发机制在引入双曲正切函数之后不会产生Zeno现象, 并给出了触发间隔的下界. 同时, 在推论中给出了本文提出 的控制方法也可以应对振子耦合拓扑图不连通情况的结论. 最后, 通过两组具有不同噪声强度的仿真实验验证了理 论分析结果.     

多个神经振子群网络的相位动力学编码

利用随机相变动力学理论研究运动认知的神经网络动力学模型．给出了感觉神经元集群、中间神经元集群和运动皮层神经元集群在耦合条件下相互作用、相位编码和数密度随时间的演化．探讨了神经网络在自发运动条件下以及在刺激条件下的神经网络动力学响应．通过数值模拟证实了（1）Walter J．Freeman提出的皮层动力学响应不能够编码外刺激信息的猜想;（2）串行的神经网络系统的神经编码具有节律编码的性质;（3）在中枢神经系统的调控中,神经抑制有其重要的作用．     

时滞耦合van der Pol-Duffing振子环的动力学分析

研究含时滞的大规模van der Pol-Duffing耦合振子系统的非线性动力学.通过讨论特征方程根分布情况确定系统的稳定性,并在耦合时滞和强度平面上给出振幅死亡区域.结合数值算例,揭示同步和异步周期振荡、概周期运动以及混沌吸引子等现象.基于非线性振子电路和时滞电路,构建电路实验平台,有效验证理论和数值结果.研究结果表明,时滞可以显著影响系统动力学特性,如诱发振幅死亡、稳定性切换以及复杂振荡等.     

联合SWT和三角基神经网络的近频率谐波提取

同步挤压小波变换(SWT)可以精确地检测近频率谐波信号的频率,但在幅值和相位的检测中存在较大的误差.为了提高SWT的检测精度,提出一种将SWT和三角基函数神经网络相结合的近频率谐波检测方法.首先,通过SWT检测近频率谐波中谐波分量的个数和频率初值;然后,根据检测结果构造三角基函数神经网络,将频率作为权值在网络中参与学习;最后,利用最速下降法对网络进行训练,根据训练后得到的权值精确计算谐波分量的频率、幅值和相位.利用不同类型的近频率谐波对所提方法进行了实验分析,实验结果表明,该方法可以有效提高近频率谐波的提取精度,即使在强白噪声干扰下,也可较精确地提取出各谐波分量,提取效果优于经典的SWT方法.     

内共振系统的混沌同步现象

研究了两耦合混沌系统之间 2∶1内共振条件下的相位混沌同步现象 ,发现随着耦合程度的增加 ,系统会进入相位混沌同步 .当耦合程度的增加到一定值时 ,相位混沌同步现象消失 .通过计算相应的Lyapunov指数 ,发现相位混沌同步现象的产生与消失与耦合系统的Lyapunov指数之间存在一定的关系     

Genesio体系中的内信号随机共振

采用数值模拟的方法,研究了不同耦合方式下Genesio体系中振子的动力学行为,分别讨论了当体系处于周期-1振荡态时,单个振子、双边耦合和单边耦合情况下体系对噪声及耦合的响应情况。发现噪声强度、耦合方式及耦合强度都会对体系的内信号传递产生不同的影响。在合适的噪声水平和耦合强度及方式下,体系内信号能够被传递和放大,产生内信号随机共振现象。同时发现双边耦合比单边耦合更有利于信号的传递。本文的模拟结果将对内信号随机共振现象的试验研究有一定的意义。     

频率互异多相位粒度线性脉冲耦合WSN时间同步模型

摘 要：针对无线传感器网络在运行过程中，传感器节点晶振频率的一致性难以保证而影响时间同步的问题，本文提出一种基于频率互异的多相位粒度线性脉冲耦合无线传感器时间同步模型。首先基于萤火虫同步机制，在无线传感器网络中采用去中心化的脉冲激励耦合方式，考虑每一个节点可能存在频率的差异，构建出表征不同振荡频率的动态方程。其次对两个振荡器和多振荡器系统进行数学分析，跟踪同步演进过程得出同步条件。最后通过仿真实验，验证了本文模型在节点频率不一致的无线传感器网络中能够实现稳定的同步状态，并且较未考虑频率变化的线性脉冲耦合振荡器同步模型具有更快的同步收敛速度。     

基于CIC抽取滤波器的谐波分析算法

为消除非同步采样引起的频谱泄漏,提高电网信号的谐波分析精度,提出了基于级联积分梳状(CIC)抽取滤波器的谐波分析算法。在前端AD过采样的情况下,该算法采用逆向搜索的方法实现非同步采样数据的整周期截断,用基于CIC抽取滤波器变频的方法实现信号采样频率与信号基波频率同步,通过快速傅立叶变换(FFT)得到信号频谱,计算基波及各次谐波的幅值和相位。仿真实验结果及误差分析表明,相对于常规的分析方法,该算法具有较高的测量精度。该算法对于非稳态周期信号的谐波分析只需单周期采样,简单易实现,是一种有效的测量方法。     

Coding of temporally varying signals in networks of spiking neurons with global delayed feedback

Oscillatory and synchronized neural activities are commonly found in the brain, and evidence suggests that many of them are caused by global feedback. Their mechanisms and roles in information processing have been discussed often using purely feedforward networks or recurrent networks with constant inputs. On the other hand, real recurrent neural networks are abundant and continually receive information-rich inputs from the outside environment or other parts of the brain. We examine how feedforward networks of spiking neurons with delayed global feedback process information about temporally changing inputs. We show that the network behavior is more synchronous as well as more correlated with and phase-locked to the stimulus when the stimulus frequency is resonant with the inherent frequency of the neuron or that of the network oscillation generated by the feedback architecture. The two eigenmodes have distinct dynamical characteristics, which are supported by numerical simulations and by analytical arguments based on frequency response and bifurcation theory. This distinction is similar to the class I versus class II classification of single neurons according to the bifurcation from quiescence to periodic firing, and the two modes depend differently on system parameters. These two mechanisms may be associated with different types of information processing.     

一种可测量简谐振荡频率的振动频率传感器

以压电式加速度传感器和信号处理电路为核心,研究了一种可以测量简谐振荡频率的振动频率传感器,给出了该频率传感器核心控制电路的设计方法。仿真和实验表明该频率传感器能实时、准确地测量出以简谐规律振荡的振动频率,测量误差小于±2.3%。     

基于光电振荡器原理的测距方法研究

为了在大尺度空间内实现更高的测距精度,把激光测距转化为通过测量微波频率测距,提出了一种基于光电振荡器原理的高精度测距方法。该方法利用光电振荡器产生的低相位噪声、稳定、频谱干净的微波信号,把被测距离作为谐振腔的一部分加入到反馈回路中形成震荡,将长度信息转化为频率信息,利用基频的N次谐波进行测量,将测量误差大大降低,实验表明该方法能够达到10μm的分辨力。本文讨论了制约其稳定和实际应用的主要因素,提出了可能的发展方向和改进措施。     

用虚功平衡原理分析非线性保守系统

用基波平衡原理求得注入网络的基波电流Is1,它的流向代表网络在脱离激励源以后,为维持自激振荡关于实功与虚功的盈亏情况,是判断网络稳定性和振荡性状的有力依据。当实功与虚功同时取得平衡时,如果能够求得基波解的振荡频率wS和幅值Um,则网络必然存在有对应的周期解。以含阻尼项的Dulling方程为例,说明虚功平衡和振荡频率的密切关系。     

Multivariable harmonic balance for central pattern generators

The central pattern generator (CPG) is a nonlinear oscillator formed by a group of neurons, providing a fundamental control mechanism underlying rhythmic movements in animal locomotion. We consider a class of CPGs modeled by a set of interconnected identical neurons. Based on the idea of multivariable harmonic balance, we show how the oscillation profile is related to the connectivity matrix that specifies the architecture and strengths of the interconnections. Specifically, the frequency, amplitudes, and phases are essentially encoded in terms of a pair of eigenvalue and eigenvector. This basic principle is used to estimate the oscillation profile of a given CPG model. Moreover, a systematic method is proposed for designing a CPG-based nonlinear oscillator that achieves a prescribed oscillation profile.     

基于Blackman-Harris相位差校正信号谐波分析方法

运用快速傅里叶变换(FFT)进行电力谐波分析时很难做到同步采样和整周期截断,造成的频谱泄漏将影响谐波分析精度.本文引入Blackman-Harris窗函数,分析其时域和频域特性,采用Blackman-Harris窗对谐波信号进行加权,结合相位差校正原理,用于谐波分析.推导了信号基波及各次谐波频率、幅值和初相角的计算式,...     

A predictive current control method for shunt active filter with windowing based wavelet transform in harmonic detection

This paper has been established based on harmonic detection and compensation on power system. The present work deals with two powerful methods in harmonic detection field of digital signal processing. The first one is the windowing technique and the other one is wavelet transform. A traditional synchronous fundamental dq-frame algorithm is modified in filtering process. As an improvement, the Fourier-based low pass filter is replaced with a windowing–wavelet method. The adopted windowing aspect is Hamming window to reduce traditional rectangular window effete in frequency domain. In addition, the applied mother wavelet is selected in terms of its effectiveness on transient response, low overshot and low oscillation at frequency domain. Due to these concepts, the db8 is selected as mother wavelet. In harmonic elimination procedure, the detected harmonic is injected using a shunt active filter based on predictive current control technique. The presented method has been verified with MATLAB–SIMULINK model and wavelet toolbox. The results confirm that this method is superior to traditional FFT based and wavelet based filters because of fast transient response and small negligible sidelobes. As a consequence this technique is able to reduce power system harmonic.     

牵引变电所所用变压器二次侧故障分析

通过对牵引变电所所用变压器实测数据的分析,其结果表明电压高次谐波含量超标。本文从高次谐波的集肤效应、热损耗、高频谐振等多方面对所用变压器二次侧设备故障进行分析,提出使用高通滤波器来滤除高次谐波的措施,以消除高次谐波对二次侧设备的影响,并通过仿真对滤波效果进行了验证。     

Gas motion in a microgap between a stationary plate and a plate oscillating in its normal direction

Unsteady motion of a gas between two parallel plates is investigated in the case where one of the plates starts (harmonic) oscillation in its normal direction. A kinetic–theoretic approach is employed under the condition that the distance between the two plates is comparable to the mean free path of the gas molecules and/or the frequency of oscillation of the plate is comparable to their mean collision frequency. More specifically, the Bhatnagar–Gross–Krook model of the Boltzmann equation is solved numerically for wide ranges of parameters, such as the Knudsen number and the Mach number, with special interest in the fully nonlinear wave motion. As the result, the time evolution of the local flow field and the periodic state attained at later times are obtained accurately. It is shown that, in the periodic state, one-period average of the momentum (or energy) transferred from the oscillating to the stationary plate takes a nonzero value in contrast to the linear theory, and it becomes minimum at an intermediate Knudsen number (for a given oscillation of the plate and for a given distance between the center of the oscillating plate and the stationary plate).