具有随机参数的线性振荡器的随机共振

研究了噪声作用下的具有随机参数的过阻尼线性振荡器的随机共振现象.基于线性系统理论,得到了系统输出幅度增益的精确表达式.研究表明,输出幅度的增益是噪声强度和激励信号频率的非单调函数.而且,适当的噪声强度和振荡器参数可以使有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.讨论了噪声的强度和振荡器参数对输出幅度增益的影响.     

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.     

《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。     

参数扰动的RLC低通滤波器的随机共振

研究了RLC低通滤波器在电导受到非对称双值色噪声扰动时的随机共振现象.利用随机平均法和Shapiro-Loginov公式,得到了平均输出幅度增益的精确表达式.分析表明,在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼RLC低通滤波器中,平均输出幅度增益对电导噪声的非对称性、相关时间、强度和信号频率都存在非单调依赖关系.适当的噪声和系统参数条件可以使有噪声时系统的平均输出幅度增益大于没有噪声时系统的平均输出幅度增益.噪声可以提高滤波器对高频信号的衰减率.恰当的条件可以获得平均输出幅度增益的最大值.     

参数扰动的RLC低通滤波器的随机共振

研究了RLC低通滤波器在电导受到非对称双值色噪声扰动时的随机共振现象．利用随机平均法和Shapiro—Loginov公式,得到了平均输出幅度增益的精确表达式．分析表明,在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼RLC低通滤波器中,平均输出幅度增益对电导噪声的非对称性、相关时间、强度和信号频率都存在非单调依赖关系．适当的噪声和系统参数条件可以使有噪声时系统的平均输出幅度增益大于没有噪声时系统的平均输出幅度增益．噪声可以提高滤波器对高频信号的衰减率．恰当的条件可以获得平均输出幅度增益的最大值．     

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.     

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。     

基于周期势函数的自适应二阶欠阻尼随机共振信号增强方法

针对滚动轴承微弱故障振动信号在噪声环境下故障特征难以提取的问题,提出一种基于周期势函数的自适应二阶欠阻尼随机共振信号增强方法。采用粒子群算法对系统参数和阻尼系数的自适应匹配,实现对多个拟增强频段的随机共振,更加适用于工程实际中多故障信号提取。数据库考题检验和工程实验验证表明:1)该方法明显提高了输出信噪比,故障特征频率处主峰突出,边带干扰少,方便故障的机器判读,误判率低;2)随着噪声强度的增加,虽然输出信噪比有所降低,但该方法的检测效果仍优于基于周期势函数的自适应一阶随机共振方法的检测效果;3)该方法对噪声的适应性更强,在噪声环境下对于微弱故障信号的提取有着明显优势。     

自适应多尺度噪声调节二阶随机共振增强方法EI北大核心CSCD

经典双稳态随机共振系统通过各种参数地调节可实现噪声、周期信号及非线性双稳态系统的最佳匹配从而实现随机共振,促使系统输出的微弱周期分量得到了一定的噪声能量而达到增强的效果,从而有效检测出微弱的周期分量,但噪声能量利用有限,系统响应中仍存在一定的噪声能量。二阶随机共振增强的系统模型,借助“双重积分”实现噪声的重复利用,将噪声进行二次利用,有效促进高频噪声能量进一步转移到低频区域,有效提高输出响应的信噪比。考虑到多尺度带限噪声对随机共振的影响,并基于随机共振特殊低通滤波器的数学本质,提出了以协同信噪比(collaborative signal to noise ratio,CSNR)为目标函数,基于Paul小波的自适应多尺度噪声调节二阶随机共振增强方法,充分利用了小波的多分辨时频分析能力,将输入信号和噪声划分到不同频带,实现了不同频带信号和噪声强度大小的控制,以进一步改善随机共振检测效果。数值仿真、实验数据及工程实际应用均验证了该方法的有效性。     

自适应二阶双稳态随机共振的微弱特征增强检测方法研究

针对大型机械设备运行环境恶劣故障特征难以提取的问题,提出一种自适应二阶双稳态随机共振方法。首先系统输出信号的信噪比作为蚁群算法的自适应度函数,然后采用蚁群算法优化二阶随机共振系统的参数和阻尼因子,再利用优化得到的最佳参数设置二阶随机共振系统,最后实现微弱故障特征的增强与提取。数值仿真分析表明:该方法可以有效地提取淹没在强噪声背景下的微弱正弦信号;而且深沟球轴承滚动体故障实验结果证明提出的方法能有效增强与提取滚动体故障特征频率。仿真与实验对比结果表明:提出的方法优于传统随机共振方法,归功于该方法不仅能够利用蚁群算法并行选择和优化随机共振系统参数,而且克服传统随机共振方法对高通滤波器的依赖。     

耦合双稳系统随机共振的轴承故障检测方法

耦合双稳系统由两个双稳系统经非线性方式耦合而成.分析了影响耦合双稳系统随机共振产生的Kramers逃逸率及平均跃迁频率与耦合系数的关系,提出了通过调节耦合系数大小来产生和增强随机共振的方法,并将该方法应用于轴承故障信号检测中.数值仿真和实验结果表明,在系统参数固定时,调节耦合系数能增强系统输出功率谱在特征频率处的谱值,可检测出单一双稳系统随机共振所不能检测出的微弱轴承故障信号频率,该方法在轴承故障信号检测中的应用是有效的.     

基于调制随机共振的微弱信号检测研究

在工程信号处理过程中信号常超出随机共振绝热近似或线性响应理论的小参数要求而成为大参数信号。论文深入探讨非线性双稳系统随机共振发生机理和条件要求,将频率调制技术与随机共振理论相结合,提出用调制随机共振的方法实现随机共振理论在工程信号检测中的应用,进行了数值仿真分析证明其有效性,并将该方法应用于轴承内圈点蚀故障的检测     

基于Langevin型随机共振的水中目标线谱检测

将Langevin型双稳态随机共振系统应用于水声时变线谱信号的检测，提出了设计水声线谱检测系统可以利用的外在参数。在水听器端建立了时变线谱模型，考查了随机共振系统对水声环境的适应能力。实验发现在信噪比变化、声压起伏、线谱漂移等情况下，系统都能较好的工作，为水声领域新型线谱检测系统的设计提供了依据。     

随机共振技术在探潜中的应用

潜艇在低速航行时,由于辅机的工作和螺旋桨转动,导致了声频在甚低频段(0~100 Hz)内有较强的线谱。在声源较弱时,由于信噪比太低,传统的Demon谱分析方法无法辨别出线谱成分。这在一定程度上限制了声呐在低信噪比情况下的探潜性能。根据随机共振理论的非线性检测目标手段,运用扫频式随机共振技术,对低信噪比情况下的潜艇线谱噪声进行处理,从而增强了线谱能量,以提高检测信噪比。根据该理论,运用扫频随机共振方法对潜艇甚低频段线谱进行了数据处理,使得检测结果提高了8 dB,实际运用的目标检测距离提高1倍以上。充分体现了该理论的工程实用价值。     

基于频率控制的自适应随机共振系统研究

研究双稳Duffing系统随机共振产生机理,针对不满足绝热近似条件的大参数信号,提出基于频率控制自适应随机共振微弱信号检测系统,实现对未知大频率微弱信号检测。仿真结果表明,该系统能实现大频率信号随机共振,较传统随机共振系统精度及系统输出信噪比均极大提高,并能扩展其在微弱信号检测领域的应用。     

Recent results on least squares-based adaptive control of linear stochastic systems in white noise

Recently, progress has been made on establishing the stability and performance of linear stochastic systems when they are adaptively controlled in a certainty equivalent fashion using least squares- or extended least squares-based parameter estimates. Here we provide an overview of these results. We consider first the case of white gaussian noise, where the convergence of the parameter estimates can be established for generically all systems. Then we provide an account of the stability and performance of certainty equivalent controllers for which parameter convergence has been established. Next we turn to the white non-gaussian case, and obtain upper bounds for the parameter error and the normalized prediction error. Finally we exploit these bounds for the self-tuning regulator when “b ₀” is known and the delay equals one. The research reported here has been supported by the US Army Research Office under Contract No. DAAL-03-88-K-0046, by the Joint Services Electronics Program under Contract No. N00014-90-J-1270, and by an International Paper Fellowship for the first author.     

基于多普勒-随机共振技术的高精度阵形估计系统研究

潜用拖曳线列阵声呐在拖曳过程中,随着潜艇的运动状态变化,其线阵阵形会产生一定的畸变。速度越慢,其畸变幅度越大。阵形畸变,将影响声呐的探测性能。为有效提高拖曳声呐的探测能力,需对阵段不同拖曳状态进行阵形变化研究。基于以上研究需求的基础上,使用随机共振技术和阵元多普勒频移特性,在实验室或湖上构建了阵形估计系统,该系统可对不同拖曳状态的测试阵段实时地精确估计阵形,满足拖曳线列阵声呐阵形估计技术研究的需求。     

随机激励下一类包装振动系统的随机平均

对一类在拟周期和随机联合激励作用下的杜芬系统使用标准随机平均法,求取平均方程的扩散和漂移系数,并推导出系统在非共振与共振情形下的FPK方程.     

色关联的乘性与加性噪声驱动下的幂函数型单势阱系统的稳态特征

研究了色关联的乘性与加性噪声作用下幂函数型单势阱系统的稳态问题。首先利用一致有色噪声近似方法,推导得到稳态概率密度函数(仅以b=1为例),分析色关联的乘性与加性噪声对于稳态概率密度的影响,并通过势阱结构参数分析了势阱的结构对于稳态概率密度的影响。结果表明:参数b=1条件下的互相关强度、自相关时间以及势阱结构参数a,b都会诱导非平衡相变。