α稳定噪声驱动的非对称双稳随机共振现象

以微弱周期信号激励的非对称双稳系统为模型,以信噪比增益为指标,首先针对加性和乘性α稳定噪声共同作用的随机共振现象展开了研究,然后针对单独加性α稳定噪声激励的随机共振现象进行了研究,探究了α稳定噪声特征指数α和对称参数β分别取不同值时,系统结构参数a,b,刻画双稳系统非对称性的偏度r以及α稳定噪声强度放大系数Q或D对非对称双稳系统共振输出的作用规律.研究结果表明,无论在加性和乘性α稳定噪声共同作用下还是在单独加性α稳定噪声作用下,通过调节a和b或者r均可诱导随机共振,实现微弱信号的检测,且有多个参数区间与之对应,这些区间不随α或β的变化而变化;在研究噪声诱导的随机共振现象时发现,调节噪声强度放大系数也可使系统产生随机共振现象,且达到共振状态时D的区间也不随α或β的变化而变化.这些结论为α稳定噪声环境下参数诱导随机共振中系统参数以及噪声诱导随机共振中噪声强度的合理选取提供了依据.     

α稳定噪声环境下多频微弱信号检测的参数诱导随机共振现象

本文将α稳定噪声与双稳随机共振系统相结合, 研究了不同α稳定噪声环境下高低频(均为多频)微弱信号检测的参数诱导随机共振现象, 探究了α稳定噪声的特征指数α(0 < α ≤ 2)和对称参数β (-1≤ β ≤ 1)及随机共振系统参数a, b对共振输出效应的作用规律. 研究结果表明, 在不同分布的α稳定噪声环境下, 通过调节系统参数a和b均可诱导随机共振来实现多个高、低频微弱信号的检测, 且存在多个a, b参数区间均可诱导随机共振, 这些区间不随α或β的变化而变化; 在高、低频微弱信号检测中, α或β对随机共振输出效应的作用规律相同. 本研究结果将有助于α稳定噪声环境下参数诱导随机共振现象中系统参数的合理选取, 进而可为实现基于随机共振的多频微弱信号检测方法的工程应用奠定基础. 关键词： 随机共振 α稳定噪声')" href="#">α稳定噪声 多频微弱信号检测 平均信噪比增益     

α稳定噪声驱动的非对称双稳随机共振现象

以微弱周期信号激励的非对称双稳系统为模型, 以信噪比增益为指标, 首先针对加性和乘性α 稳定噪声共同作用的随机共振现象展开了研究, 然后针对单独加性α 稳定噪声激励的随机共振现象进行了研究, 探究了α 稳定噪声特征指数α 和对称参数β 分别取不同值时, 系统结构参数a, b, 刻画双稳系统非对称性的偏度r以及α 稳定噪声强度放大系数Q或D对非对称双稳系统共振输出的作用规律. 研究结果表明, 无论在加性和乘性α 稳定噪声共同作用下还是在单独加性α 稳定噪声作用下, 通过调节a和b或者r均可诱导随机共振, 实现微弱信号的检测, 且有多个参数区间与之对应, 这些区间不随α 或β 的变化而变化; 在研究噪声诱导的随机共振现象时发现, 调节噪声强度放大系数也可使系统产生随机共振现象, 且达到共振状态时D的区间也不随α 或β 的变化而变化. 这些结论为α 稳定噪声环境下参数诱导随机共振中系统参数以及噪声诱导随机共振中噪声强度的合理选取提供了依据.     

α稳定噪声下一类周期势系统的振动共振

将多个低频微弱信号、高频信号和加性α稳定噪声共同激励的一类周期势系统作为研究模型,以平均信噪比增益(MSNRI)为性能指标,对α稳定噪声环境下周期势系统中的振动共振现象进行了研究,分别探究了α稳定噪声的特征参数α、对称参数β、加性噪声强度放大系数D、高频信号幅值B以及频率?对振动共振输出效应的影响.研究结果表明:1)在不同分布的α稳定噪声环境下,固定频率?(或幅值B),当幅值B(或频率?)逐渐增大时,MSNRI-B(或MSNRI-?)曲线出现多个峰值,即存在多个B区间(或?区间)可诱导振动共振,并且这些区间不会随噪声分布参数α或β的变化而变化;2)当加性噪声强度放大系数D发生变化时,幅值B和频率?的共振区间没有随着D的变化而变化,表明只有高频信号能量向待测低频信号转移,噪声能量并没有向待测低频信号转移.另外当幅值B、频率?固定时,随着D的逐渐增大,依然可以实现微弱信号的检测,表明振动共振可以克服工业现场噪声强度不可调控的缺点.本文研究结果提供了一种新的微弱信号检测方法,在信号处理领域有着潜在的应用价值.     

Levy噪声激励下的幂函数型单稳随机共振特性分析

将Levy噪声与幂函数型单稳随机共振系统相结合, 为确保实验数据的可靠性, 以平均信噪比增益为衡量指标, 针对Levy噪声激励下的随机共振现象进行了研究. 详细介绍了单稳系统势函数形式及Levy噪声的产生原理, 深入探究了不同特征指数α 和不同对称参数β 取值条件下, 单稳系统参数a和b、Levy噪声强度放大系数D对幂函数型单稳系统共振输出的作用规律. 研究结果表明, 在任意Levy噪声分布条件下, 通过对系统参数a和b的适当调整均能诱导随机共振, 完成微弱信号检测, 且有多个随机共振区间与之对应, 同时这些区间不随α 或β 的改变而改变; 此外, 在研究噪声诱导的随机共振时也发现了同样的规律, 通过调节噪声强度放大系数D也能产生随机共振, 且随机共振区间也不随α 或β 的改变而改变; 最后, 在研究系统参数a和b之间的相互作用关系时发现, 一个系统参数的随机共振取值区间会随着另一个系统参数的改变而改变. 所获得的研究结果有效解决了Levy噪声激励下幂函数型单稳随机共振系统的系统参数、噪声强度放大系数的选择问题, 为其应用于工程实践提供了可靠的理论依据.     

线性时滞反馈引起的周期性振动共振分析

研究了高频信号和微弱低频信号同时激励下线性时滞反馈对过阻尼双稳系统和Duffing振子系统中振动共振现象的影响. 解析分析和数值结果都表明, 系统对低频信号的响应幅值增益随时滞参数的变化同时呈现两种不同的周期性关系, 其周期分别为输入的高频信号和低频信号的周期. 数值结果还表明, 对不存在经典振动共振现象的单稳Duffing系统, 通过调节时滞参数也可以引发振动共振现象. 使用时滞反馈不仅可以有效地控制振动共振, 还可以进一步增强系统对微弱低频信号的响应. 关键词： 双稳系统 Duffing 系统 线性时滞反馈 振动共振     

单稳系统的脉冲响应研究

针对单稳系统检测脉冲信号的参数调节方法很难达到理想随机共振效果的难点, 本文提出了脉冲序列整体平移的方法. 该方法不采用系统参数调节, 而是通过偏移量的设置来实现并达到增强单稳随机共振的目的. 为了减小单稳脉冲响应波形的失真, 探讨了该方法减小脉冲响应失真的机理. 在噪声存在的情况下, 揭示了该平移方法调节噪声使噪声产生积极作用从而改善单稳随机共振的机理, 表明所提方法有利于含噪脉冲信号的检测.     

α稳定噪声环境下过阻尼系统中的参数诱导随机共振现象

本文采用随机模拟方法, 研究了过阻尼振子系统在α稳定噪声环境下的参数诱导随机共振现象. 结果表明, 在α噪声环境下, 调节系统参数能够诱导随机共振现象; 而且调节非线性项参数时, 随机共振效果随α稳定噪声的指数的减小而减弱, 但当调节线性项参数时, 随机共振效果则随着α稳定噪声的特征指数的减小而增强. 本文的结论在α稳定噪声环境下, 利用参数诱导随机共振原理进行弱信号检测方面具有重要的理论意义, 并有助于理解不同α稳定噪声对一般随机共振系统的共振效果的影响.     

由加性和乘性噪声驱动的非对称双稳系统的随机共振

根据信噪比理论，研究了由乘性和加性白噪声以及周期矩形信号共同作用的非对称双稳系统的随机共振。推导出了信噪比的解析表达式，并且该表达式适用于任意的信号振幅。数值分析表明乘性噪声强度D和加性噪声强度α对信噪比的影响是不同的：对应于任意的一个非对称系数r的值，SNR-α 曲线比SNR-D曲线更容易出现随机共振。即当系统的双阱不是很不对称的时候，改变加性噪声比改变乘性噪声更容易产生随机共振。此外，势井的非对称性能够减小信噪比。     

利用随机共振技术的微弱信号方位估计

提出了基于随机共振技术的微弱目标方位估计方法。通过自适应调节系统参数,包括两种方法:自适应调节系统结构参数和自适应调节外加噪声,使系统进入随机共振状态,经随机共振器输出后得到信噪比较大提高的阵列信号,再由方位估计算法估计出目标方位。并进行了仿真和实验研究,结果表明:实验结果与理论分析符合良好,该方法可应用于微弱低频信号的目标方位估计。     

关联噪声驱动的非对称双稳系统的随机共振

运用统一色噪声近似理论和两态模型理论,研究了周期矩形信号和关联的乘性色噪声和加性白噪声驱动的非对称双稳系统的随机共振现象,得到了适合信号任意幅值的信噪比表达式.信噪比是乘性噪声强度、加性噪声强度、乘性噪声自关联时间、噪声耦合强度的非单调函数,所以该双稳系统中出现了随机共振.同时,调节加性噪声强度比调节乘性噪声强度更容易产生随机共振.势阱静态非对称性和噪声之间的耦合强度对信噪比的影响是不同的. 关键词： 非对称双稳系统 随机共振 信噪比 周期矩形信号     

三稳系统的动态响应及随机共振

以平衡点参数p, q构造出一类对称三稳势函数, 进而提出微弱信号和噪声共同驱动的三稳系统模型. 深入研究并总结参数p, q对势垒高度ΔU₁, ΔU₂及两势垒高度差的影响. 从定常输入的角度提出了系统稳态解曲线的概念, 并进一步研究低频谐波信号输入时系统的输出动态响应. 引入噪声, 三稳系统在合适的参数条件下实现随机共振, 从稳态解曲线的角度分析了噪声诱导的三稳系统随机共振机理. 最后研究了阻尼比k和平衡点参数p, q对系统随机共振的影响.     

调制与解调用于随机共振的微弱周期信号检测

提出了调制随机共振方法，实现了在大参数条件下从强噪声中检测微弱周期信号.将混于噪声中的较高频率的弱信号经调制变为一差频的低频信号作用于随机共振体系，该低频信号满足绝热近似理论，因而能产生随机共振；再经解调可获得埋于噪声中的原较高频率的弱信号.对埋于噪声中的未知频率，可采用连续改变调制振荡器的频率，以获得一个适当的差频信号输入到随机共振体系，根据输出信号共振谱峰的变化经解调而得待检弱信号的未知频率.该方法应具有较高的应用前景. 关键词： 调制与解调 非线性双稳系统 随机共振 微弱信号检测     

光学双稳系统中的随机共振

运用绝热近似理论，研究了由加性噪声和乘性噪声及周期信号驱动的光学双稳系统的随机共振现象. 发现该模型中输出信噪比R～随着加性噪声强度D_a的变化曲线中会出现随机共振现象，而信噪比R～随着乘性噪声强度D_m的变化曲线是单调减小的，信噪比曲线中没有出现随机共振现象. 因此，加性噪声和乘性噪声对输出信噪比的影响是不同的. 关键词： 随机共振 信噪比 乘性噪声 加性噪声     

周期矩形信号作用下时滞非对称单稳系统 的随机共振

研究了周期矩形信号对时滞非对称单稳系统随机共振的影响,系统中加入的噪声均为Gauss白噪声.得到了信噪比的解析表达式,通过分析信噪比曲线发现系统存在随机共振现象.数值结果还表明乘性与加性噪声强度对信噪比的影响是不同的,在SNR-D参数平面上共振与抑制共存.在信噪比随着时滞量变化的曲线图上发现,当系统的非对称性|r|取值很大或者乘性与加性噪声强度比D/α小于1时,参数平面上的随机共振现象会消失.     

级联双稳Duffing系统的随机共振研究

研究了级联双稳Duffing系统的随机共振特性, 证明级联双稳Duffing系统变尺度系数、阻尼比和级数等参数的适当调节, 不仅可实现大参数信号的级联随机共振, 而且可优化单级双稳Duffing系统的随机共振特征, 即参数调节的级联双稳Duffing系统能实现比单级双稳Duffing系统更好的随机共振输出. 此外, 级联双稳Duffing系统对方波信号具有良好的滤波整形作用, 可用于实现含噪方波信号的波形恢复. 关键词： 级联双稳Duffing系统 随机共振 变尺度 参数调节     

一种单稳随机共振系统信噪比增益的数值研究

采用四阶Runge-Kutta数值求解方法, 发现一种单稳随机共振系统信噪比增益的随机共振现象, 并且在一定的条件下系统信噪比增益大于1.通过调节单稳随机共振系统参数可以改变信噪比增益.本文结果拓展了这类单稳的已有研究范围, 在信号检测与处理以及通信领域有着潜在的应用价值. 关键词： 单稳随机共振 信噪比增益 数值分析 非线性     

噪声交叉关联强度的时间周期调制对线性过阻尼系统的随机共振的影响

针对由加性、乘性噪声和周期信号共同作用的线性过阻尼系统, 在噪声交叉关联强度受到时间周期调制的情况下,利用随机平均法推导了系统响应的信噪比的解析表达式. 研究发现这类系统比噪声间互不相关或噪声交叉关联强度为常数的线性系统具有更丰富的动力学特性, 系统响应的信噪比随交叉关联调制频率的变化出现周期振荡型随机共振, 噪声的交叉关联参数导致随机共振现象的多样化.噪声交叉关联强度的时间周期调制的引入有利于提高对微弱周期信号检测的灵敏度和实现对周期信号的频率估计. 关键词： 随机共振 周期振荡型共振 噪声交叉关联强度 信噪比     

级联双稳系统的随机共振特性

研究了两个双稳系统级联的随机共振特性，由于第一级双稳系统的作用是将白噪声转变为色噪声，因此它是整个级联系统中最重要的环节，以后各级系统近似按洛伦兹分布将噪声能量不断向低频区域集中，从而减弱高频抖动，突出波形的基本轮廓.频谱中信号谱峰随噪声强度的变化规律表明，级联双稳系统只在有限的低频范围内，通过一定量的噪声强度来增强信号频率处的谱峰高度，如果前一级系统未达到随机共振状态，那么其后一级并不能对前一级的输出进行“优化”而形成随机共振.级联双稳系统级数的增加，会使噪声能量集中的低频区域变窄，信号谱峰易被压缩和受到噪声干扰.虽然可以用二次采样方法进行改善，但其改善程度有限.因此对于信号检测而言，使用单级双稳系统即可. 关键词： 级联双稳系统 随机共振 频谱 噪声     

基于随机共振进行弱信号探测的实验研究

非线性随机共振系统可利用噪声增强微弱信号检测的能力,为强噪声背景下微弱信号的检测开创了新方法.基于随机共振的基本原理设计了硬件电路系统,并将其应用于检测单频和多频微弱信号;通过输入模拟工程实际的带噪信号,采样所得的输出信号的频谱分析结果表明,利用随机共振技术可从强噪声背景下有效地提取出单频和多频弱信号.多频弱信号的有效提取拓展了基于随机共振原理的弱信号检测技术的应用领域,结合数字滤波处理技术有效地消除了低频噪声对信号识别的影响.基于随机共振的弱信号检测技术在信息识别与信息处理方面具有巨大的潜在的应用价值.