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相似文献
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1.
田艳  何桂添  罗懋康 《物理学报》2016,65(6):60501-060501
较之于线性噪声, 非线性噪声更广泛地存在于实际系统中, 但其研究远不能满足实际情况的需要. 针对作为非线性阻尼涨落噪声基本构成成分的二次阻尼涨落噪声, 本文考虑了周期信号与之共同作用下的线性谐振子, 关注这类具有基本意义的阻尼涨落噪声的非线性对系统共振行为的影响. 利用Shapiro-Loginov公式和Laplace变换推导了系统稳态响应振幅的解析表达式, 并分析了稳态响应振幅的共振行为, 且以数值仿真验证了理论分析的有效性. 研究发现: 系统稳态响应振幅关于非线性阻尼涨落噪声系数具有非单调依赖关系, 特别是非线性阻尼涨落噪声比线性阻尼涨落噪声更有助于增强系统对外部周期信号的响应程度; 而且, 非线性阻尼涨落噪声比线性阻尼涨落噪声使得稳态响应振幅关于噪声强度具有更为丰富的共振行为; 同时, 二次阻尼涨落噪声使得稳态响应振幅关于系统频率出现真正的共振现象; 而在这些现象和性质中, 非线性噪声项的非线性性质对共振行为起着关键的作用. 显然, 以二次阻尼涨落作为基本形式引入的非线性阻尼涨落噪声, 可以有助于提高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.  相似文献   

2.
蔚涛  张路  罗懋康 《物理学报》2013,62(12):120504-120504
Brown运动中,环境分子的吸附能力使Brown粒子的质量存在涨落. 本文将这一质量涨落建模为对称双态噪声, 以考察其对系统共振行为的影响. 首先,利用Shapiro-Loginov公式和Laplace变换推导系统稳态响应振幅的解析表达式, 并根据相应数值结果, 研究系统的共振行为; 然后, 通过仿真实验对理论与实际的符合情况进行对比分析, 验证理论结果的可靠性及其对实际应用的指导意义. 理论结果和仿真实验均表明: 1) 系统稳态响应为频率与外部驱动相同的简谐振动; 2) 稳态响应振幅随外部驱动频率、振子质量、噪声强度及相关率的变化分别相应出现真实共振、参数诱导共振、随机共振现象; 3) 质量涨落噪声导致系统共振形式出现多样化现象, 包括单峰共振、单峰单谷共振、双峰共振等. 关键词: 质量涨落噪声 随机共振 双峰共振  相似文献   

3.
蔚涛  罗懋康  华云 《物理学报》2013,62(21):210503-210503
针对黏性介质引起的Brown粒子质量存在随机涨落以及阻尼力对历史速度具有记忆性等问题, 本文首次提出分数阶质量涨落谐振子模型, 以考察黏性介质中Brown粒子的动力学特性. 首先, 将Shapiro-Loginov 公式分数阶化, 使之适用于对含指数关联随机系数的分数阶随机微分方程的求解. 然后, 利用随机平均法和分数阶Shapiro-Loginov公式推导系统稳态响应振幅的解析表达式, 并据此研究系统的共振行为; 最后, 通过仿真实验验证理论结果的可靠性. 研究表明: 1)质量涨落噪声可诱导系统产生随机共振行为; 2)记忆性阻尼力可诱导系统产生参数诱导共振行为; 3)不同参数条件下, 系统表现出单峰共振、双峰共振等多样化的共振形式. 关键词: 黏性介质 质量涨落 阻尼记忆性 分数阶谐振子  相似文献   

4.
屠浙  彭皓  王飞  马洪 《物理学报》2013,62(3):30502-030502
研究了色噪声参激和周期调制噪声外激联合驱动的分数阶线性振子及其共振行为, 利用Laplace变换和Shapiro-Loginov公式, 推导出了系统响应的一阶矩及稳态响应振幅的解析表达式. 讨论了系统阶数、摩擦系数、周期驱动力频率、色噪声强度和相关率等参数对系统稳态响应的影响, 发现系统稳态响应振幅具有非单调变化的特点, 即出现了广义随机共振现象. 并且在适当参数下, 稳态响应振幅还存在具有双峰的广义随机共振现象.  相似文献   

5.
张良英  金国祥  曹力 《物理学报》2012,61(8):80502-080502
针对线性谐振子受到具有频率涨落的简谐力激励的情况, 计算出系统响应的一阶矩解析表达式.研究发现系统的输出响应以固有频率振动, 响应振幅随简谐激励力频率的变化出现"真实"随机共振,随固有频率的变化出现抑制和 共振两种现象.  相似文献   

6.
张路  钟苏川  彭皓  罗懋康 《物理学报》2012,61(13):130503-130503
针对乘性二次噪声和加性周期调制噪声联合驱动的线性过阻尼振子, 利用随机平均法推导了系统响应的一阶、 二阶稳态矩以及稳态响应振幅和方差的解析表达式. 理论分析和仿真实验均表明这类系统具有比传统的由线性噪声驱动的线性系统更丰富的动力学特性; 当二次噪声的系数满足一定条件时, 系统稳态响应的振幅及方差均存在广义随机共振现象.  相似文献   

7.
钟苏川  高仕龙  韦鹍  马洪 《物理学报》2012,61(17):170501-170501
通过将广义Langevin方程中的系统内噪声建模为分数阶高斯噪声,推导出分数阶Langevin方程, 其分数阶导数项阶数由系统内噪声的Hurst指数所确定.讨论了处于强噪声环境下的线性过阻尼分数阶 Langevin方程在周期信号激励下的共振行为,利用Shapiro-Loginov公式和Laplace变换, 推导了系统响应的一、二阶稳态矩和稳态响应振幅、方差的解析表达式.分析表明,适当参数下, 系统稳态响应振幅和方差随噪声的某些特征参数、周期激励信号的频率及系统部分参数的变化出现了 广义的随机共振现象.  相似文献   

8.
谢文贤  李东平  许鹏飞  蔡力  靳艳飞 《物理学报》2014,63(10):100502-100502
研究了在内噪声、外噪声(固有频率涨落噪声)及周期激励信号共同作用下具有指数型记忆阻尼的广义Langevin方程的共振行为.首先将其转化为等价的三维马尔可夫线性系统,再利用Shapiro-Loginov公式和Laplace变换导出系统响应一阶矩和稳态响应振幅的解析表达式.研究发现,当系统参数满足Routh-Hurwitz稳定条件时,稳态响应振幅随周期激励信号频率、记忆阻尼及外噪声参数的变化存在"真正"随机共振、传统随机共振和广义随机共振,且随机共振随着系统记忆时间的增加而减弱.数值模拟计算结果表明系统响应功率谱与理论结果相符.  相似文献   

9.
靳艳飞  胡海岩 《物理学报》2009,58(5):2895-2901
针对随机有色噪声参数激励和周期调制噪声外激励联合作用下的线性阻尼振子,利用Shapiro-Loginov公式推导了系统响应的一、二阶稳态矩的解析表达式.发现这类系统存在传统的随机共振、广义的随机共振和“真正”的随机共振;当乘性噪声强度和调制噪声强度的比值大于等于1时,系统出现随机多共振现象.通过数值计算的系统响应功率谱,验证了理论分析结果. 关键词: 随机共振 周期调制的噪声 线性阻尼振子  相似文献   

10.
田艳  黄丽  罗懋康 《物理学报》2013,62(5):50502-050502
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  相似文献   

11.
马正木  靳艳飞 《物理学报》2015,64(24):240502-240502
研究了二值噪声和周期信号共同激励下欠阻尼周期势系统的随机共振. 利用随机能量法计算了系统的平均输入能量和平均输出信号的振幅和相位差, 讨论了二值噪声对随机共振的影响. 发现随着噪声强度的增大, 平均输入能量曲线存在一个极小值和一个极大值, 系统出现先抑制后共振的现象; 同时, 系统信噪比曲线随噪声强度的增加出现单峰现象, 说明系统存在随机共振现象.  相似文献   

12.
Entropic stochastic resonance is investigated when a self-propelled Janus particle moves in a double-cavity container. Numerical simulation results indicate the entropic stochastic resonance can survive even if there is no symmetry breaking in any direction. This is the essential distinction between the property of a self-propelled Janus particle and that of a passive Brownian particle, for the symmetry breaking is necessary for the entropic stochastic resonance of a passive Brownian particle. With the rotational noise intensity growing at small fixed noise intensity of translational motion, the signal power amplification increases monotonically towards saturation which also can be regarded as a kind of stochastic resonance effect. Besides, the increase in the natural frequency of the periodic driving depresses the degree of the stochastic resonance, whereas the rise in its amplitude enhances and then suppresses the behavior.  相似文献   

13.
李鹏  聂林如  黄奇瑞  孙兴修 《中国物理 B》2012,21(5):50503-050503
A stochastic system driven by dichotomous noise and periodic signal is investigated in the under-damped case.The exact expressions of output signal amplitude and signal-to-noise ratio(SNR) of the system are derived.Numerical results indicate that the inertial mass greatly affects the output signal amplitude and the SNR.Regardless of whether the noise is symmetric or asymmetric,the inertial mass can influence the phenomenon of stochastic resonance(SR) of the system,leading to two types of resonance phenomenon:one is coherence-resonance-like of the SNR with inertial mass,the other is the SR of the SNR with noise intensity.  相似文献   

14.
张良英  曹力  吴大进 《物理学报》2003,52(5):1174-1178
研究了具有指数形式关联的两色噪声驱动下单模激光线性模型受信号调制后其输出信噪比,发现了随机共振现象.根据计算结果讨论了噪声(即噪声强度、噪声间互关联程度和关联时间)和信号(信号频率和信号振幅)对信噪比的影响. 关键词: 随机共振 噪声关联时间 信噪比  相似文献   

15.
Jing-hui Li 《Physica A》2010,389(1):7-3266
In this paper, we investigate the periodic response for a linear system driven by a multiplicative multi-state noise (which is composed of the multiplication of two dichotomous noises) to an input temporal oscillatory signal, and the escape of Brownian particles over the fluctuating potential barrier for a system with a piece-wise linear potential and driven by an additive multi-state noise (which is also composed of the multiplication of two dichotomous noises). For the first system, we get the stochastic resonance phenomenon for the amplitude of the periodic response vs. the two dichotomous noise strengths, and the phenomenon of reverse-resonance for the amplitude of the periodic response vs. k, which represents the asymmetry degree of the dichotomous noises. For the second system, we obtain the resonant activation phenomenon, for which the mean first passage time of the Brownian particles over the fluctuating potential barrier shows a minimum as the function of the transition rates of the multi-state noise.  相似文献   

16.
In this paper, we discuss the motion of a Brownian particle in a double-well potential driven by a periodic force in terms of energies delivered by the periodic and the noise forces and energy dissipated into the viscous environment. It is shown that, while the power delivered by the periodic force to the Brownian particle is controlled by the strength of the noise, the power delivered by the noise itself is independent of the amplitude and frequency of the periodic force. The implications of this result for the mechanism of stochastic resonance in an equilibrium system is that it is not energy from the noise force which enhances a small periodic force, but rather an increase of energy delivered by the periodic force, regulated by the strength of the noise. We further re-evaluate the frequency dependence of stochastic resonance in terms of energetic terms including efficiency.  相似文献   

17.
李鹏  聂林如  吕秀敏  张启波 《中国物理 B》2011,20(10):100502-100502
A linear system driven by dichotomous noise and a periodic signal is investigated in the underdamped case. The exact expressions of output signal amplitude and signal-to-noise ratio (SNR) of the system are derived. By means of numerical calculation, the results indicate that (i) at some fixed noise intensities, the output signal amplitude with inertial mass exhibits the structure of a single peak and single valley, or even two peaks if the dichotomous noise is asymmetric; (ii) in the case of asymmetric dichotomous noise, the inertial mass can cause non-monotonic behaviour of the output signal amplitude with respect to noise intensity; (iii) the curve of SNR versus inertial mass displays a maximum in the case of asymmetric dichotomous noise, i.e., a resonance-like phenomenon, while it decreases monotonically in the case of symmetric dichotomous noise; (iv) if the noise is symmetric, the inertial mass can induce stochastic resonance in the system.  相似文献   

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