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     

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     

双稳系统的频率耦合与随机共振机理

分析了处于双势阱中的粒子在单一频率信号和双频信号作用下的运动形式,给出在双频信号作用下双稳系统的响应幅值与激励幅值的近似解析关系,揭示了非线性系统所特有的不同频率之间的频率耦合现象和激励输入的频率能量向另一频率转移的渗透现象.从动力学机理和频谱分布的角度进行分析,深化了对双稳系统随机共振机理的认识.数值仿真结果证明了理论分析的有效性.     

双稳随机共振参数特性的研究

以双稳系统为研究对象，探讨了影响和产生双稳随机共振的参数选择特性.双稳系统参数和二次采样频率参数有着内在的物理联系，它们的改变都会引起势垒、势阱间距和粒子跃迁速率的改变，并使噪声能量相对重新分配，进而影响随机共振效果.根据随机共振的参数选择规律，可通过适当的参数选择来得到最佳的随机共振状态，为后续数据处理奠定基础.     

基于Kramers逃逸速率的调参随机共振机理

根据Kramers逃逸速率的特性,阐明了随机共振信号的频率被限制在Kramers逃逸速率极限值一半的范围内,这种限制是制约大频率信号产生随机共振的原因.在进一步揭示二次采样随机共振频率尺度变换机理的基础上,证明了二次采样频率尺度可以把任意信号频率映射变换到随机共振频率尺度上的结论.相对于二次采样变换方法,由于双稳系统参数的调节很难使Kramers逃逸速率的一半达到实际信号的大频率,因此系统参数只能在随机共振的小参数频率范围内调节来实现随机共振. 关键词： 双稳随机共振 二次采样频率变换 系统参数调节 Kramers逃逸速率     

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     

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.     

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     

双稳系统演化的时间尺度与随机共振的加强

噪声作用下的双稳系统存在着单一势阱内的随机波动和两势阱之间的概率跃迁,这两种不同层级的运动具有不同的时间尺度,且低层级的势阱内的波动影响着高层级的势阱间的跃迁．当外作用周期信号的时间尺度与噪声诱导的势阱间概率跃迁达到随机同步时,则能产生随机共振;给系统再加第二驱动周期信号,使其时间尺度与低层级的势阱内的波动相匹配,则存在着频率吸收现象,并能增强双稳系统的随机共振效应． 关键词： 随机共振 双稳系统 层级 时间尺度     

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.     

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     

随机共振控制的频率匹配方法

根据非线性双稳系统在噪声和弱周期信号作用下产生随机共振的随机同步条件，提出了随机共振控制的频率匹配方法.理论分析和数值仿真结果表明，随机共振是可控制的，通过控制输入信号的频率和噪声的统计特性，不仅能拓宽产生随机共振的频率范围，而且能增强共振的强度，从而实现有更多的噪声能量转换为信号能量. 关键词： 随机共振 非线性双稳系统 频率匹配 控制     

Effect of signal modulating noise in bistable stochastic dynamical systems

The effect of signal modulating noise in bistable stochastic dynamical systems is studied. The concept of instantaneous steady state is proposed for bistable dynamical systems. By making a dynamical analysis of bistable stochastic systems, we find that global and local effect of signal modulating noise as well as stochastic resonance can occur in bistable dynamical systems on which both a weak sinusoidal signal and noise are forced. The effect is demonstrated by numerical simulation.     

非对称双稳耦合网络系统的尺度随机共振研究

研究了不同周期信号调制下非对称双稳耦合网络系统的尺度随机共振问题. 针对该网络系统, 首先运用高斯近似和役使原理对其进行了降维, 推导了其简化模型. 在绝热近似条件下, 利用Fokker-Planck方程分别得到了余弦信号和矩形信号调制下信噪比的解析表达式. 在此基础上, 研究了系统的尺度随机共振行为, 并讨论了非对称性、噪声强度、周期信号的振幅和耦合系数对系统尺度随机共振的影响. 结果表明, 两种情形下信噪比均是系统尺度的非单调函数, 说明在此网络系统中产生了共振现象. 关键词： 尺度随机共振 非对称双稳耦合网络系统 余弦信号 矩形信号