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     

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.     

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     

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     

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     

二次采样用于随机共振从强噪声中提取弱信号的数值研究

提出了二次采样的随机共振(SR)技术，并利用该技术，实现了绝热近似理论在大参数条件下，从强噪声中提取弱信号的目标.为便于应用，研究了二次采样随机共振方法在弱信号检测中相关参数之间的关联性.数值分析表明，该法在信号分析方面有着潜在的应用价值，有望将来应用于实测信号的数据处理. 关键词： 随机共振 弱信号检测 数值分析 非线性系统     

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     

基于奇异值分解的随机共振特征提取研究

针对强背景噪声下信噪比极低的微弱特征信号的识别问题,提出了基于奇异值分解的随机共振特征提取方法.该方法首先利用奇异值分解对实际采样信号进行预处理和重构,然后寻找到特征信号分量与噪声强度相匹配的分量信号.此分量信号再经过非线性双稳系统的随机共振处理,可实现从强噪声背景中检测极微弱的特征信号.     

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.     

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.     

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.     

Effect of Asymmetry in a Bistable System Subject to Multiplicative Colored Noise

By the method of the stochastic energetics, we investigate the stochastic resonance (SR) phenomenon of an overdamped Brown particle in an asymmetric bistable potential, driven by external periodical signal and multiplicative noise. The expressions have been obtained for the quasi-steady-state probability distribution function. It is found that the input energy (IE) pumped into the system by the external driving shows an SR-like behavior as a function of the noise strength, whereas the IE turns to be a monotonic function of the correlation time of the noise. The effect of potential asymmetry is also studied on SR and IE.     

Stochastic resonance in an asymmetric bistable system driven by coloured correlated multiplicative and additive noise

This paper investigates the stochastic resonance （SR） phenomenon in an asymmetric system with coupling between multiplicative and additive noise when the coupling between two noise terms is coloured. The approximate expression of signal-to-noise ratio has been obtained by applying the two-state theory and SR exhibits in the bistable system. Moreover, the potential asymmetry r and cross-correlation strength λ can weaken the SR phenomenon, while the cross-correlation time r can strengthen the SR phenomenon.     

滤波器与随机共振结合检测微弱信号

基于双稳随机共振系统及滤波器的不同特性,本文提出了一种将两者结合起来检测微弱周期信号的方法,先用自适应前置滤波器对输入的弱周期信号及噪声进行滤波,再使其通过双稳随机共振系统,进而检测出弱信号。对比只有双稳随机共振的系统,仿真结果表明此时的输出信号中待测信号频谱幅度得到了很大的提高,且周围的干扰信号也得到了明显的削弱,即两者的结合使用可以更好的检测出微弱信号,这对强噪声背景下的信号检测有很强的实用性。     

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     

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     

Stochastic resonance in a bistable system with coloured correlation between additive and multiplicative noise

The phenomenon of stochastic resonance (SR) in a bistable nonlinear system with coupling between additive and multiplicative noises is investigated when the correlation between two noise terms is coloured. It is found that the signal-to-noise ratio (SNR) of the system is affected not only by the coupling strength λ between two noise terms, but also by the noise correlation time τ. The SNR is changed from a single peak, to two peaks with a dip, and then to a monotonically decreasing function with noise strength. The dependence of the SR on the initial conditions is entirely caused by the coupling strength λ between two noise terms.     

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