双频信号作用下耦合双稳系统的双共振特性

两个单一双稳系统经非线性耦合而成为耦合系统,将其中一个双稳系统当作参数固定的被控系统,而另一个则作为参数可调的控制系统,通过调节耦合系数和控制系统的参数能产生随机共振.给控制系统外加单一频率信号,改变其频率大小能使控制系统产生共振.由于耦合的作用,控制系统的共振将影响被控系统的随机共振,从而在耦合系统中形式双共振现象,实现了用一个共振去影响另一个共振,并能使被控系统的随机共振更加强烈.经计算机仿真证实了它的有效性. 关键词： 耦合系统 双频信号 随机共振 双共振     

双稳系统随机共振的反馈控制

将双稳系统的输出反馈到输入端再作用于系统,提出了采用反馈来控制随机共振的方法.以典型双稳系统为对象,并以信噪比和功率谱放大率作为度量随机共振效应的可观察变量,分别研究了采用线性或非线性反馈函数所产生的随机共振现象.理论分析和数值仿真结果表明随机共振是可控制的.该方法特别适用于系统参数固定或难以改变的系统. 关键词： 双稳系统 随机共振 反馈控制 共振效应     

双稳随机动力系统信号调制噪声效应的数值分析

用数值方法研究了双稳随机动力系统的信号调制噪声效应.结果表明，正弦信号在系统输出中的效应仍为正弦信号，白噪声的效应则为维纳过程，通过选择合适的系统参数，可以减小系统输出中信号和噪声之间的耦合效应，系统可以大大抑制噪声，从而在双稳系统中可以产生信号调制噪声效应. 关键词： 双稳系统 信号调制噪声效应 随机共振     

二次采样随机共振频谱研究与应用初探

研究了双稳系统随机共振频谱的洛伦兹分布特征，得出在谱分布能量较集中的低频区才能产生可辨识的随机共振谱峰. 探讨了大参数信号双稳系统的二次采样随机共振的频谱特性. 以强噪声中弱信号的检测为实例，阐述了二次采样随机共振技术的具体应用. 关键词： 随机共振 二次采样随机共振 双稳系统 频谱     

耦合双稳系统的随机共振控制

两个双稳系统经非线性耦合而成为多稳态系统,该耦合系统与单一双稳系统相比具有较高的理论研究和实际应用价值.解析地分析了耦合系统在含噪弱周期信号作用下的响应特性,给出了耦合系数和双稳系统参数对随机共振的影响,表明耦合系统的随机共振是在带状的双势阱作用下产生的,还构建了反馈耦合控制原理框图.这为在双稳类系统中人为地产生随机共振或使共振效应更加强烈即随机共振的控制及其应用提供了可靠的理论依据.数值仿真结果与理论分析完全符合. 关键词： 耦合双稳系统 随机共振 控制     

基于振动共振的随机共振控制

分析了非线性双稳系统在高、低两种不同频率信号作用下的动力学特性，给出了高频信号参数与双稳系统输出信号的信噪比和功率谱放大率关系的解析表达式，提出了基于振动共振的随机共振控制方法.理论分析和数值仿真结果表明，通过调节高频信号的幅值或频率大小，能有效地控制双稳系统输出信号的信噪比和功率谱放大率.     

双稳调参高频共振机理

针对双稳系统的高频信号响应,探讨了双稳调参的高频共振机理.研究表明,二次采样频率变换并不改变双稳结构直接在原系统结构上在与高频映射对应的低频处实现共振,而双稳系统参数调节是调参改变双稳结构并直接在高频处实现共振.双稳系统参数调节之所以能够实现高频随机共振,是因为同时调节双稳系统两参数可使Kramers逃逸速率不存在极限值,突破了随机共振信号频率必须在小频率范围内的限制. 关键词： 双稳系统 高频共振 二次采样频率变换 系统参数调节     

双稳系统随机共振的能量输入机理

从布朗粒子运动所遵循的Langevin方程出发，分析了周期性外力提供给布朗粒子的瞬时功率和平均功率．揭示了双稳系统随机共振的能量输入机理．理论分析与数值仿真结果表明，布朗粒子吸收的瞬时功率随时间作周期性变化，其变化的频率是周期性外力的2倍，而其幅值和均值的大小都受控于噪声强度．改变布朗粒子所处热环境的参数，能有效地控制周期性外力的能量输入形式．     

双稳系统的随机能量共振和作功效率

分析了处于双稳系统中的布朗粒子与外界的周期性外力和热随机力的功、热交互作用,建立了基于Langevin方程的随机能量平衡方程.围绕着受周期力、随机力和阻尼力共同作用的Langevin方程,采用动力学和非平衡热力学相结合的方法,从以"力"为立足点转到以"能量"为研究核心,深入分析了布朗粒子沿单一轨线运动时系统与环境之间的能量交换和作功效率,揭示了双稳系统的随机能量共振现象. 关键词： 双稳系统 随机能量共振 作功效率     

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.     

四稳系统的双重随机共振特性

提出了一类8次势函数并讨论了其分岔特性,得到由左、右2个小尺度双稳势和中间势垒构成的对称四稳系统.建立了在周期力和随机力共同作用下四稳系统输出响应的近似解析表达式,并从能量角度引入功这一过程量来刻画大、小不同尺度双稳势之间的作功能力,发现四稳势中存在着双重随机共振现象.理论分析与数值仿真结果表明,当中间势垒高度大于左右2个小尺度双稳势的势垒高度时,四稳系统的响应随着噪声强度的变化由束缚在小尺度双稳系统中做小幅振动转变为跨越中间势垒的大幅振动,功随噪声强度的变化出现了双峰曲线,存在着双重随机共振,且小尺度随机共振能增强大尺度随机共振的效应.     

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     

大参数周期信号随机共振解析

通过调节双稳系统参数实现大参数频率范围内周期信号的随机共振, 在工程上具有重要意义. 推导了双稳系统参数的归一化变换, 利用归一化变换原理对大参数周期信号的随机共振进行了数值仿真, 阐明该原理适用于任意频率周期信号. 对大参数随机共振用电路模拟进行了实验验证, 揭示了通过调节双稳系统参数可以实现大参数频率范围内的随机共振. 分析了二次采样实现大参数周期信号随机共振的机理, 通过数值仿真与参数归一化变换方法进行了比较. 仿真结果表明, 在输入信号幅度变化的情况下, 二次采样方法易出现发散现象, 而归一化变换具有更好的稳定性与适应性.     

Analysis of weak signal detection based on tri-stable system under Levy noise

Stochastic resonance system is an effective method to extract weak signal.However,system output is directly influenced by system parameters.Aiming at this,the Levy noise is combined with a tri-stable stochastic resonance system.The average signal-to-noise ratio gain is regarded as an index to measure the stochastic resonance phenomenon.The characteristics of tri-stable stochastic resonance under Levy noise is analyzed in depth.First,the method of generating Levy noise,the effect of tri-stable system parameters on the potential function and corresponding potential force are presented in detail.Then,the effects of tri-stable system parameters w,a,b,and Levy noise intensity amplification factor D on the resonant output can be explored with different Levy noises.Finally,the tri-stable stochastic resonance system is applied to the bearing fault detection.Simulation results show that the stochastic resonance phenomenon can be induced by tuning the system parameters w,a,and b under different distributions of Levy noise,then the weak signal can be detected.The parameter intervals which can induce stochastic resonances are approximately equal.Moreover,by adjusting the intensity amplification factor D of Levy noise,the stochastic resonances can happen similarly.In bearing fault detection,the detection effect of the tri-stable stochastic resonance system is superior to the bistable stochastic resonance system.     

Control of stochastic resonance in bistable system by using periodic signal

<正>According to the characteristic structure of double wells in bistable systems,this paper analyses stochastic fluctuations in the single potential well and probability transitions between the two potential wells and proposes a method of controlling stochastic resonance by using a periodic signal.Results of theoretical analysis and numerical simulation show that the phenomenon of stochastic resonance happens when the time scales of the periodic signal and the noise-induced probability transitions between the two potential wells achieve stochastic synchronization.By adding a bistable system with a controllable periodic signal,fluctuations in the single potential well can be effectively controlled,thus affecting the probability transitions between the two potential wells.In this way,an effective control can be achieved which allows one to either enhance or realize stochastic resonance.     

Stochastic resonance in a monostable system driven by square-wave signal and dichotomous noise

<正>This paper investigates the stochastic resonance in a monostable system driven by square-wave signal,asymmetric dichotomous noise as well as by multiplicative and additive white noise.By the use of the properties of the dichotomous noise,it obtains the expressions of the signal-to-noise ratio under the adiabatic approximation condition.It finds that the signal-to-noise ratio is a non-monotonic function of the asymmetry of the dichotomous noise,and which varies non-monotonously with the intensity of the multiplicative and additive noise as well as the system parameters.Moreover, the signal-to-noise ratio depends on the correlation rate and intensity of the dichotomous noise.