相关偏置信号调制噪声和加性噪声驱动线性系统随机共振

研究了偏置信号调制噪声和加性噪声驱动线性系统的随机共振现象。根据线性系统理论,得到了系统输出信噪比的精确表达式。研究结果表明：系统输出信噪比是系统衰减常数、调制信号偏置参数、信号调制噪声强度和加性噪声强度的非单调函数。同时,系统输出信噪比随两种噪声的相关强度成非单调关系。     

信号调制色噪声作用下线性系统的随机共振

研究系统的阻尼系数受二值噪声扰动时,信号调制二值噪声驱动的二阶过阻尼线性系统的随机共振现象.基于线性系统理论和相关删去法方法,得到了系统平均输出幅度增益的精确表达式.研究表明:系统的输出幅度增益是二值噪声的强度和相关率、系统固有频率、系统阻尼系数,以及激励信号的频率的非单调函数,适当的噪声参数可以使系统的输出幅度增益大于无噪声时的输出幅度增益.     

信号调制白噪声作用下线性系统的随机共振

研究了信号调制白噪声作用下的二阶过阻尼线性系统中的随机共振现象.基于线性系统理论和相关删去法方法,得到了系统平均输出幅度增益的精确表达式.研究表明:输出幅度增益是噪声强度,系统阻尼系数和系统固有频率,以及激励信号频率的非单调函数,适当的噪声强度和系统参数可以使噪声情况下的输出幅度增益大于无噪声时的输出幅度增益.     

乘性三值噪声作用下微分电路中的随机共振现象研究

基于线性系统理论,利用三值噪声的统计性质,推导出了系统输出幅度增益的解析表达式。研究表明,随着输入信号频率、三值噪声的定态概率、噪声状态间的跃迁速率、参数k(电容C的倒数)的增大,输出幅度增益出现一个最大值。当信号频率较低时,输出幅度增益随着k的增大而单调下降;当信号频率较高时,输出幅度增益随着k的增大而单调增大。当信号频率较低时,输出幅度增益随着定态概率的增大而单调增大;当信号频率较高时,输出幅度增益随着定态概率的增大而单调下降。随着G0(电阻的倒数)的增大,输出幅度增益单调减小。     

简谐激励下制动器尖叫噪声的因素分析

为减小盘式制动器工作过程中产生的高频尖叫噪声,根据制动器工作原理建立动力学模型和三维实体模型,考虑到接触表面作用力的复杂性,针对接触表面的不平顺特性用谐波激励进行模拟,采用谐响应分析理论研究阻尼、相位差和正压力因素对尖叫噪声的影响。分析表明,增大系统阻尼既降低共振幅值又减小系统共振频率;适当控制谐波载荷的相位差能有效减小尖叫噪声;正压力的大小影响尖叫噪声的响度但与尖叫频率无关。从简谐激励角度对于尖叫噪声影响因素的研究对于改善制动系统工作状态,优化汽车的NVH特性具有一定理论和实践意义。     

方波和非对称双值噪声作用下的熵随机共振研究

研究了在非对称双值噪声、白噪声和方波共同作用下受限系统中的熵随机共振现象。在绝热近似条件下,推导出了输出信噪比的表达式。分析表明,信噪比是非对称双值噪声的强度与非对称参数、白噪声强度,以及方波信号幅度的非单调函数。另外,信噪比随受限结构参数的变化而非单调变化。讨论了双值噪声的相关率对SNR的影响。     

简谐激励力作用下悬垂缆线的谐波共振

本文研究在简谐激励力作用下的悬垂缆线的谐波共振。用Hamilton原理导出悬垂缆线面内运动的非线性偏微分方程。通过假设悬垂缆线的挠度曲线，运用Galerkin方法将偏微分方程转化为常微分方程。用多尺度法研究悬垂缆线的超谐波共振和次谐波共振，得到了系统的定常周期解，平均方程和幅频曲线。研究了非线性对幅频曲线的影响和定常运动的稳定区域。     

基于频率调制随机共振的弱周期信号检测

将调制技术与随机共振原理相结合,提出用频率调制随机共振的方法,实现在大参数情况下从强噪声中检测微弱周期信号,并对随机共振技术运用于强噪声背景下的弱信号检测进行研究。分析调频信号的频谱,发现其含有的低频信号通过双稳系统易产生随机共振,数值分析及仿真结果表明该方法能使微弱的故障信号特征突出、明显而易于捕捉。     

轴向窄带随机激励悬臂梁的单模态参激共振

以轴向基础窄带随机激励悬臂梁非线性动力学方程组为分析对象。采用多尺度法，获得了系统主参激共振的非线性调谐方程组。在假设带宽较小的前提下，利用摄动法，获得了系统非平凡幅一频响应的1，2阶稳态矩近似理论表达式，并通过直接的数值积分获得了相应的曲线形式并进行了比较，取得了较好的一致性。分析结果表明：对于第1阶模态的主参激共振，其1，2阶稳态矩一频率特性呈现硬特性，而对于2阶及以上模态的主参激共振，系统1，2阶稳态矩一频率特性呈现软特性；带宽的小范围变化对1，2阶稳态矩产生的效应甚微。通过对概率密度进一步的数值计算，首次发现了系统的响应在非平凡平稳响应与平凡平稳响应间的随机跳跃现象，计算结果显示，随着带宽的增加，非平凡平稳响应处的概率密度逐渐减小，而平凡平稳响应处的概率密度随之增加。     

叠层板在两项简谐激励作用下的组合共振分析

研究了在四边简支的边界条件下,正交各向异性矩形叠层板在两项横向简谐激励作用下的非线性组合共振及其稳定性问题。在给出了正交各向异性叠层板的振动微分方程的基础上,利用伽辽金法导出了相应的无量纲化达芬型非线性强迫振动方程。应用多尺度法对组合共振问题进行求解,得到了系统在稳态运动下的幅频响应方程。基于李雅普诺夫稳定性理论,得到了解的稳定性判定条件。通过数值算例,对几种复合材料薄板的共振特性进行了分析,分别给出了不同条件下系统运动的响应图、幅频图和动相平面图,讨论了不同参数对系统非线性动力学行为的影响。     

外加周期信号控制下的随机共振及其应用

分析了双稳系统的Kramers逃逸率与外加周期信号参数的关系,揭示了外加周期信号通过调节Kramers逃逸率影响微弱周期信号的随机共振效应,从而人为地产生或增强随机共振,实现随机共振的有效控制.数值仿真和实验结果表明,外加周期信号控制下的随机共振,可以增强双稳系统输出功率谱在微弱周期信号频率处的谱值,检测出强噪声中的微弱信号,在涡街频率检测方面的应用是可行和有效的.     

简谐及随机激励下柔性悬臂梁振动主动控制的实验研究

利用压电陶瓷作为传感器,对根部施加了简谐、随机激励的柔性悬臂梁的振动主动控制进行实验研究。在使用数字滤波器的基础上,实现了对前两阶模态的控制,效果明显。比较了应变率负反馈和应变正反馈控制律的控制效果。并且进一步采用应变率负反馈探讨了SIMO控制。     

海洋噪声背景下基于随机共振方法的波束形成

为了改善低信噪比下波束形成的性能,从双稳态随机共振模型出发,提出了利用频率尺度变换,将随机共振和波束形成结合起来的算法。给出了双稳态模型参数的估计方法、数值仿真和应用于海洋噪声背景下波束形成的实验结果。由实验结果可见,随机共振确实改善了波束形成器输入数据的质量,从而提高了波束形成的性能以及信噪比。     

《二值噪声作用下线性系统的随机共振》

研究了二值噪声用下的二阶过阻尼线性系统的随机共振现象。基于线性系统理论和相关删去法方法,得到了系统平均输出幅度增益的精确表达式。研究表明：输出幅度增益是噪声的强度和相关时间、系统阻尼系数,以及激励信号的频率的非单调函数;另外,适当的噪声参数和系统参数可以使噪声情况下的输出幅度增益大于无噪声时的输出幅度增益。     

噪声扰动下RLC串联谐振电路随机共振的数值研究

采用四阶Runge-Kutta算法,以信噪比增益和谱功率放大率为随机共振测度指标,研究了电容参数和激励信号均受高斯白噪声扰动时RLC串联谐振电路的随机共振现象。研究表明,欠阻尼RLC串联谐振电路在适当的电路参数、激励信号频率和噪声参数条件下,信噪比增益和谱功率放大率是噪声强度和输入信号频率的非单调函数,且其值均大于1,电路中存在随机共振现象;而在临界阻尼或过阻尼情况下尽管信噪比增益在一定条件下也是噪声强度和输入信号频率的非单调函数,但谱功率放大率取值小于1,电路发生了随机共振现象,改善了信噪比,信号能量却并未得到加强。这一结论使得将欠阻尼RLC串联谐振电路应用于微弱信号检测成为可能。     

演变随机激励下线性结构的非平稳响应特性

本文采用复模态分析法,考察了常参数线性阻尼系统在演变随机激励下的非平稳响应特性.得到了响应时变相关函数矩阵的闭式解.所得结果通用于经典阻尼与非经典阻尼情形.方法简便实用,它将非平稳随机响应问题归结为复代数运算.所附算例分别就演变随机激励与相应的突加平稳激励情形,对系统时变均方响应的结果进行了对比.     

斜拉索在轴向白噪声随机激励下的响应

建立了在考虑垂度以及拉索张力沿索长变化时拉索的参激随机微分方程,给出了在白噪声随机激励下预测拉索响应的近似理论解--用统计矩截断法求解矩方程,获得高斯闭合解和一阶非高斯闭合解.并采用数值模拟方法进行验证.随后以南京长江二桥A20拉索为研究对象,采用MonteCarlo数值方法对近似理论解进行验证.最后分析了白噪声激励强度、拉索阻尼及拉索张力对响应的影响.结果表明,斜拉索在零均值随机位移激励下的响应为非零均值;在高斯白噪声激励下的一阶位移响应随激励强度的增大而增大.随拉索阻尼和张力增大而减小.     

具有随机特征频率和延迟核函数的分数阶线性振荡器中的随机共振

研究了具有延迟核函数和随机特征频率的分数阶线性振荡器中的随机共振(stochastic resonance,SR)现象。基于线性系统理论,利用拉普拉斯变换,推导出了分数维振荡器系统输出幅度(system output amplitude,SOA)的解析表达式。分析表明,SOA是核函数延迟时间的周期函数。在SOA与噪声相关率、噪声幅值、分数维数的关系曲线上都发现了随机共振现象。分析了SOA与系统参数及噪声稳态概率间的非单调依赖行为。     

高斯势分段双稳随机共振在不同噪声下的轴承故障诊断EI北大核心CSCD

为解决经典双稳随机共振(classical bistable stochastic resonance, CBSR)在强噪声下输出信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)较低问题,将非饱和分段双稳随机共振(unsaturated piecewise bistable stochastic resonance, UPBSR)与高斯势(gaussian potential, GP)随机共振结合得到一种高斯势分段双稳随机共振(Gaussian potential piecewise bistable stochastic resonance, GPPBSR)。首先,将GPPBSR与CBSR、UPBSR的势函数分析对比;其次,以SNR和平均信噪比增益(mean signal-to-noise ratio increase, MSNRI)为衡量指标,分别在高斯白噪声和色噪声背景下通过遗传算法参数寻优得到SNR和MSNRI随系统参数的变化规律,其结果表明在两种噪声背景下,GPPBSR系统的SNR和MSNRI均优于UPBSR,抗噪性能更好;最后,为验证在不同场景下GPPBSR系统轴承故障诊断的实用性,将UPBSR和GPPBSR系统应用于6205-2RS JEM SKF和HRB 6205-2Z两种型号的轴承故障诊断中。仿真结果表明,GPPBSR系统在两种噪声背景下的故障信号诊断均是可行的,且比CBSR和UPBSR的性能更优越。     

双稳态施密特触发电路在OU噪声驱动下的逻辑随机共振

噪声能够帮助非线性系统产生反常的有序行为的现象吸引了人们的广泛关注.我们以一个双稳态的施密特触发电路作为模型系统,用OU(Ornstein-Uhlenbeck)噪声驱动,利用噪声进行逻辑计算,实现了逻辑门的模拟运算.同时研究了噪声强度、噪声相关时间下的逻辑随机共振,并且探讨了系统的弛豫性质对逻辑随机共振的影响.结果表明,色噪声驱动下的双稳态系统中的逻辑随机共振现象同样存在.