基于耦合Duffing振子的微弱故障信号检测

针对传统信号处理方法在低信噪比条件下对微弱信号检测的不足,提出一种对双Duffing振子进行阻尼项耦合的方法,通过对此系统进行动力学分析,比单个Duffing振子具有更加复杂的动力学行为。阐述了基于相平面变化的微弱信号检测原理,对时间进行尺度的变换,实现了未知频率信号的检测,最后对微弱脉冲信号进行检测以及真实的故障轴承的早期诊断,取得了较好的效果,该方法在无线通信、雷达系统、旋转机械早期故障诊断等领域具有广阔的前景。     

基于Duffing振子的天然气管道泄漏检测方法

针对天然气管道泄漏因泄漏声波信号信噪比(SNR)过低而难于检测的问题,研究了基于Duffing振子的天然气管道泄漏检测方法。该方法将待检测数据输入Duffing振子系统,以振子系统的状态转化实现非周期信号中周期信号的检测。为了更好地提高Duffing振子的检测性能,在Duffing振子设计阶段,以随机共振的有关理论为基础,通过对系统输出信噪比的优化来实现Duffing振子的参数设计。基于实际天然气管道泄漏数据的测试结果表明,所提出方法可在低信噪比(-68dB)的情况下有效检测出泄漏,具有较好的检测性能。     

Duffing振子相变检测中一种新的量化测度

对基于Duffing振子的微弱特征信号检测中的相变量化测度进行了研究，提出一种新的相变指标——基于连续多分辨率q熵的相变量化测度，数值计算结果验证了该方法的有效性。     

基于Melnikov方法的分数阶Duffing振子混沌阈值解析研究

研究了含有分数阶微分项的Duffing振子的分岔与混沌行为,利用等效刚度和等效阻尼的概念对分数阶微分项进行处理,将分数阶微分项等效成三角函数与指数函数的形式,用Melnikov方法分析了分数阶Duffing振子产生分岔与混沌的必要条件,得到了其解析结果.进行了解析解和数值解的比较,证明了解析结果的精确度,并通过仿真计算...     

基于正交展开方法的Duffing振子随机最优控制

基于多维Hermite多项式的经典均相混沌展开,考察了Duffing振子随机最优多项式控制的正交展开方法,阐明了多项式系数演化与振子系统反应、最优控制力概率特性之间的联系.系统输入采用Karhunen-Loève展开表现的随机地震动.为降低混求解规模,引入位移-速度范数准则,发展了自适应混沌多项式展开策略.同时,基于Lyapunov稳定条件设计控制器的控制增益参数.数值算例分析表明,受控后系统位移和加速度的均方特征得到改善、振子系统的非线性程度减小,基于混沌多项式展开的最优控制方法能明显降低系统的随机涨落和显著改善系统的非线性反应性态.     

一类分数阶分段Duffing振子的混沌研究

研究了谐波激励下含有分数阶微分项的分段Duffing振子的混沌运动,分数阶微分项采用Caputo定义进行计算,并利用等效刚度和等效阻尼的概念对其进行处理。运用Melnikov方法,建立了Smale马蹄意义下混沌运动的必要条件,得到了系统发生混沌运动的临界条件,并进行了解析解和数值解的比较,结果证明了解析必要条件的正确性。最后通过数值模拟,研究了系统线性刚度系数、阻尼系数、分数阶阶次、分数阶系数以及分段Duffing刚度系数对系统混沌运动的影响。     

基于双耦合混沌振子变尺度微弱信号检测方法研究

以双耦合Duffing混沌振子为研究对象,提出了一种基于双耦合Duffing混沌振子与变尺度相结合的微弱信号检测新方法。分析了双耦合Duffing混沌振子检测微弱周期信号的原理。利用变尺度方法,克服了Duffing振子检测微弱周期信号受频率限制的缺陷。通过双耦合Duffing混沌振子系统与单Duffing混沌振子系统进行比较,表明双耦合Duffing混沌振子系统具有明显的优越性。该方法用于检测任意多频微弱信号具有明显优势。     

混沌振子微弱未知信号检测方法的改进

目前普遍应用Duffing混沌振子系统检测噪声背景下微弱信号,由于其具有对周期信号敏感而对干扰信号免疫的特点,所以在检测时常常忽略噪声的影响。然而大量实验发现,系统对某些方差的噪声免疫力很低,容易造成误判。由此,在分析噪声对微弱信号检测影响的基础上,采用互相关检测器对待测信号进行处理,以此抑制噪声。对工程上不易实现的混沌阵列检测法引入实用性强的循环算法,操作简单,仿真结果精度高。     

驱动输入白噪声对Duffing振子运动影响分析

强噪声背景下混沌弱信号检测是利用弱信号的周期扰动使系统运动状态发生改变实现的，研究了数值解算时计算步长和驱动输入白噪声对弱信号检测中Duffing振子运动特征的影响，重点研究了对Duffing振子混沌临界态和大尺度周期态的影响，结果表明采用数值解算的步长不同系统运动状态不相同，与统计意义下任何零均值噪声都不会改变系统原有运行轨迹不同，不同功率的驱动输入白噪声会导致系统状态改变，分析了产生原因。     

分数阶Duffing振子的亚谐共振

研究了含分数阶微分项的Duffing振子的亚谐共振,利用平均法得到了系统的一阶近似解。提出了亚谐共振时等效线性阻尼和等效线性刚度的概念,分析了分数阶微分项的系数和阶次对系统动力学特性的影响。建立了亚谐共振定常解的幅频曲线的解析表达式,并得到了亚谐共振周期响应的存在条件和稳定性判断准则。最后进行了数值解和解析解的比较,证明了解析结果的准确性,并通过数值仿真研究了分数阶微分项的参数对亚谐共振解的存在条件、稳定性条件和系统幅频曲线的影响。     

基于SVM的载波通信调制信号识别方法研究

针对当前对低压电力线载波通信调制信号识别过程中出现选取特征困难、选取特征不恰当、识别准确率低的问题,提出特征选择——支持向量机(support vector machine, SVM)的调制信号识别方法。通过采集电力线载波通信芯片发送的调制信号样值,经预处理去噪、滤波后选取调制信号多个特征,使用特征选择工具——FEAST,从多个特征集中找出最能标识数据特征集的特征子集,利用SVM方法对特征子集进行判决归类,并将分类识别后的结果与传统神经网络进行比较。仿真结果表明,所提出的方法选取特征与原有方法相比更为简单准确,其识别准确率较传统神经网络有明显提升,调制信号识别准确率达到98%以上,且收敛速度相比更快,可为多特征下低压电力线载波通信调制信号识别提供参考。     

The Duffing oscillator under combined periodic and random excitations

The Duffing oscillator under combined periodic and random excitations is investigated by a simple technique. The system response is separated into the deterministic and random parts governed by two coupled differential equations. The couple relation is expressed through varying on time coefficients which are approximately replaced by their averaging values over one period. This simplification yields that the two coupled differential equations can be solved by averaging and equivalent linearization methods. The mean-square response of the system is compared with the numerical results obtained by the finite element and Monte Carlo simulation methods. The results obtained show the interaction between the periodic and random excitations on the system response.     

Duffing振子倍周期分岔谱特性

应用半数值近似解析方法验证分析Duffing振子倍周期分岔规律理论结论;用增量谐波平衡法获得高精度高阶谐波半数值近似解析解。该验证过程可弥补实验方法精度提高难及数值方法需通过计算高频分辨率频谱方能有效分析的缺点。结果表明,该分析方法与Feigenbaum理论结论较吻合,证明理论结论的正确性。     

基于小波变换的主动水声信号检测

信号检测是水声信号处理领域的研究重点之一。文章通过对水下航行器自噪声特性的研究，发现其具有1／f衰减特性，同时利用小波变换对1/f信号有类似K—L展开的作用，提出了一种基于小波变换的信号检测方法，对1/f噪声背景下的主动水声信号进行了检测；文中详细推导了相应的检验统计量及其统计分布特性；同时，将该方法与匹配滤波器、能量检测器的检测性能进行了比较，仿真试验结果表明了本方法的有效性。     

Investigations on the bifurcation of a noisy Duffing–Van der Pol oscillator

This study carried out investigations on the bifurcation characteristics of a Duffing–Van der Pol (DVDP) oscillator subjected to white noise excitations. Dynamical (or D-) bifurcations are characterised by dramatic changes in the dynamical behaviour leading to topological changes in the phase portrait. An additional mode of bifurcation - phenomenological (or P-) bifurcation, is observed in stochastically excited systems when the stationary joint probability density function of the state variables undergo topological changes in the probability space. While D-bifurcation analysis is quantified in terms of the sign changes in the largest Lyapunov exponent, P-bifurcation analysis is usually qualitative and through visual inspection. In this study, a new quantitative measure for P-bifurcations based on the Shannon entropy is proposed. A comparison of the parameter regimes of the noisy DVDP oscillator identified by the three bifurcation methodologies have been presented.     

Random response of Duffing oscillator to periodic excitation with random disturbance

This paper discusses the random response of a non-linear Duffing oscillator subjected to a periodic excitation with random phase modulation. Effects of uncertainty in the periodic excitation and level of the system non-linearity on the response moments and non-Gaussian nature of the response caused by both the system non-linearity and the non-Gaussian loading are investigated. Results are presented in terms of the second- and the fourth-order moments as well as the excess factor of the response and some results are compared with those from the Monte Carlo simulation. An iterated linearisation technique is proposed to improve the accuracy of the numerical results for strongly non-linear systems.     

Asymptotic analysis and linearization of the randomly perturbed two-wells Duffing oscillator

The purpose of this paper is to approximate the dynamics of a non-linear oscillator with multiple static equilibrium excited by a white noise. An approach based on asymptotic expansions of dynamical systems driven by weak random perturbations is introduced. To illustrate the method, the Duffing oscillator with two symmetric potential wells is considered. An equivalent locally linear oscillator, which provides a good approximation of the dynamics of the studied oscillator, is obtained. This last approximation can be considered as a local linearization.     

基于FOA-SVM的超声信号端点检测

在超声缺陷识别系统中,端点检测是确保缺陷准确识别的重要环节。为提高在实际探伤过程中端点检测的准确率,提出一种以果蝇算法优化支持向量机的端点检测方法。针对超声检测信号的特点,采用小波包变换提取反映该信号性质的特征向量。鉴于传统方法检出率不高及支持向量机(SVM)参数难确定的问题,利用果蝇算法(FOA)优化SVM的惩罚子和核参数,提高支持向量机建模准确度。试验结果表明:FOA-SVM模型的平均检出率达到97.5%,端点检测效果明显优于传统的双门限法、普通SVM模型和GA-SVM模型。     

一种基于平坦测度的瞬态信号检测技术

在感知音频编码中,需要对出现瞬态信号的帧进行特殊处理,其前提是合理地检测出瞬态信号。基于瞬态信号的时域和频域特点,提出一种利用信号的平坦测度作为判决函数的时-频瞬态检测方法。通过MATLAB软件仿真测试,此方法在多数测试音乐中的漏检和误检数量较少,且算法复杂度较低。与已有的瞬态检测方法相比,此方法在漏检和误检方面有所改善,且算法复杂度随着瞬态信号的明显程度自适应的变化,具有检测准确度高、算法简单等优点。