随机参数Duffing系统中的随机混沌及其延迟反馈控制

研究了谐和激励下含有界随机参数Duffing系统(简称随机Duffing系统)中的随机混沌及其延迟反馈控制问题.借助Gegenbauer多项式逼近理论，将随机Duffing系统转化为与其等效的确定性非线性系统.这样，随机Duffing系统在谐和激励下的混沌响应及其控制问题就可借等效的确定性非线性系统来研究.分析阐明了随机混沌的主要特点，并采用Wolf算法计算等效确定性非线性系统的最大Lyapunov指数，以判别随机Duffing系统的动力学行为.数值计算表明，恰当选取不同的反馈强度和延迟时间，可分别达到抑制或诱发系统混沌的目的，说明延迟反馈技术对随机混沌控制也是十分有效的. 关键词： 随机Duffing系统 延迟反馈控制 随机混沌 Gegenbauer多项式     

基于Laguerre多项式逼近法的随机双势阱Duffing系统的分岔和混沌研究

应用Laguerre正交多项式逼近法研究了含有随机参数的双势阱Duffing系统的分岔和混沌行为.系统参数为指数分布随机变量的非线性动力系统首先被转化为等价的确定性扩阶系统，然后通过数值方法求得其响应.数值模拟结果的比较表明，含有随机参数的双势阱Duffing系统保持着与确定性系统相类似的倍周期分岔和混沌行为，但是由于随机因素的影响，在局部小区域内随机参数系统的动力学行为会发生突变. 关键词： 双势阱Duffing系统 指数分布概率密度函数 Laguerre多项式逼近 随机分岔     

随机Duffing单边约束系统的倍周期分岔

通过引进平均约束面和平均跃变方程对随机约束系统的约束条件进行处理，把研究随机光滑系统倍周期分岔的Chebyshev多项式逼近的方法运用到随机非光滑系统中，数值研究表明随机Duffing单边约束系统同样存在丰富的倍周期分岔现象，Chebyshev多项式逼近是研究带有约束的随机非光滑动力系统的有效方法. 关键词： 非光滑动力系统 随机Duffing系统 Chebyshev多项式 倍周期分岔     

基于参数展开的同伦分析法在强非线性随机动力系统中的应用

将基于参数展开的同伦分析法(PE-HAM)进行了推广，使之适用于谐和激励与随机噪声联合作用下的强非线性随机动力系统. 通过构造合适的同伦映射，将对强非线性随机动力系统响应的求解转化为对一组线性随机微分方程的求解. 进一步研究了受到谐和与Gauss白噪声激励的强非线性Duffing振子，由PE-HAM得到了该系统的解过程和稳态概率密度的解析表达式. 数值模拟的结果说明了PE-HAM方法的精确性. 关键词： PE-HAM方法 强非线性随机动力系统 稳态概率密度 解过程 随机激励     

一类随机van der Pol系统的Hopf 分岔研究

研究了一类随机van der Pol 系统的Hopf分岔行为.首先根据Hilbert空间的正交展开理论,含有随机参数的van der Pol系统被约化为等价确定性系统,然后利用确定性分岔理论分析了等价系统的Hopf分岔,得出了随机van der Pol 系统的Hopf 分岔临界点,探究了随机参数对系统Hopf分岔的影响.最后利用数值模拟验证了理论分析结果. 关键词： 随机van der Pol系统 Hopf分岔 正交多项式逼近     

利用随机相位实现Duffing系统的混沌控制

基于线性随机系统Khasminskii球面坐标变换, 计算了谐和激励中含有随机相位的Duffing 方程的最大Lyapunov指数. 依据平均最大Lyapunov指数符号的变化, 分析随机相位对非线性系统动力学行为的影响.说明随机相位可以产生混沌亦可抑制混沌, 从而可以作为混沌控制的一种方法. 结合对相图、Poincaré截面、时间历程图的分析, 说明上述方法是有效的. 关键词： 随机相位 混沌控制 最大Lyapunov指数 Poincaré截面     

非光滑周期扰动与有界噪声联合作用下受迫Duffing系统的混沌预测

考察了一类非光滑周期扰动和有界噪声联合作用下受迫Duffing系统的动力学行为. 对于非光滑扰动项,尝试采用Fourier级数展开的方法,得到与原系统等价的光滑系统. 在此基础上给出该系统的随机Melnikov函数,由Smale马蹄理论得到系统出现混沌的解析条件,并利用Poincaré截面、相图以及最大Lyapunov指数验证了理论结果. 关键词： 非光滑系统 有界噪声 随机Melnokov函数 最大Lyapunov指数     

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     

双边约束条件下随机van der Pol系统的分岔研究

利用随机光滑动力系统的Chebyshev正交多项式逼近方法,研究了双边约束条件下随机van der Pol系统的分岔现象.数值研究表明,双边约束随机van der Pol系统中不仅存在着丰富的倍周期分岔现象,还存在非光滑系统中所特有的擦边分岔.着重研究了随机非光滑系统中的擦边分岔,分析了随机因素对非光滑动力系统中擦边分岔的影响.研究表明,Chebyshev多项式逼近也是研究随机非光滑系统动力学行为的一种有效方法. 关键词： 非光滑动力系统 随机 van der Pol系统 擦边分岔 双边约束     

基于Kramers逃逸速率的Duffing振子广义调参随机共振研究

以二维Duffing振子的随机共振为研究对象,提出Duffing振子的广义调参随机共振. 以Kramers逃逸速率为基础,建立了Duffing振子随机共振的判别函数,阐述了Duffing振子在不同噪声强度及信号频率输入条件下的广义调参随机共振规律,并给出了Duffing振子广义调参随机共振的一般方法. 关键词： Duffing振子 随机共振 Kramers逃逸速率 广义参数调节     

A collocation reliability analysis method for probabilistic and fuzzy mixed variables

The main bottleneck of the reliability analysis of structures with aleatory and epistemic uncertainties is the contradiction between the accuracy requirement and computational efforts.Existing methods are either computationally unaffordable or with limited application scope.Accordingly,a new technique for capturing the minimal and maximal point vectors instead of the extremum of the function is developed and thus a novel reliability analysis method for probabilistic and fuzzy mixed variables is proposed.The fuzziness propagation in the random reliability,which is the focus of the present study,is performed by the proposed method,in which the minimal and maximal point vectors of the structural random reliability with respect to fuzzy variables are calculated dimension by dimension based on the Chebyshev orthogonal polynomial approximation.First-Order,Second-Moment(FOSM)method which can be replaced by its counterparts is utilized to calculate the structural random reliability.Both the accuracy and efficiency of the proposed method are validated by numerical examples and engineering applications introduced in the paper.     

多失效模式光电系统可靠性建模分析方法北大核心CSCD

系统可靠性建模分析是开展可靠性分配、预计、故障树分析及可靠性优化设计的基础。介绍了一种光电系统可靠性建模分析方法,针对光电系统中部分分系统具有多种失效模式且各失效模式均服从指数分布的特点,依据齐次马尔科夫理论,采用马尔科夫状态转移图方法建立了产品的可靠性模型,并给出解析表达式、数值计算方法和Monte Carlo仿真方法。最后,将其应用于某机载光电系统供电回路的实例分析中。采用两种计算方法及Monte Carlo仿真方法分别进行计算,并将结果进行对比分析,证明了该方法的正确性及可行性。     

冗余技术提高PLC控制系统可靠性的研究

针对工业现场对PLC控制系统可靠性提出更高的要求,提出利用冗余技术提高其可靠性。分析了硬件冗余和软件冗余在PLC控制系统中的应用,详细阐述了PLC控制器、输入输出口、通讯网络和电源各自的冗余方法,并着重以西门子300/400系列PLC为例进行了软硬件冗余的架构和原理分析。最后对冗余控制系统的可靠性进行分析,结果表明,使用冗余技术可使PLC控制系统的可靠性得到明显提高。     

Reliability analysis of stochastic structural system considering static strength, stiffness and fatigue

Multi-failures are possible to appear in the process of using the structural system, such as dead load failure, fatigue failure and stiffness failure. The expression of residual resistance is given based on the impact of random crack propagation in- duced by the fatigue load on the critical limit stress and section modulus in this paper. The failure modes of every element of the structural system are analyzed under dead and fatigue loads, and the influence of the correlation of failure modes on reliability of the element is considered. Failure mechanism and the correlation of failure modes under dead and fatigue loads are discussed, and the method of reli- ability analysis considering static strength, fatigue and stiffness is given. A nu- merical example is analyzed, which indicates that the failure probability is different for different use life and the influence of dead and fatigue loads on reliability of the structural system is different as well. This method of reliability analysis, in the pa- per, is better than the method only considering a single factor (or static strength, or fatigue, or stiffness, etc.) in the case of practical engineering.     

某型激光测距系统可靠性预计

在试验数据有限的情况下，通过分析激光测距系统工作模式和建立系统可靠性模型解决了小批量、复杂的某型激光测距系统可靠性评价问题。根据以前相似产品的试验数据，采用相似电路法对系统可靠性进行预计。根据激光晶体、染料片、全反射镜、聚光腔等元器件的寿命，对激光器寿命进行预计，并在实际使用中得到了验证。这对系统设计和使用具有重要参考作用。     

GO法在固体激光器可靠性分析中的应用

对高功率半导体泵浦固体激光器(DPL)系统的可靠性进行了分析,根据GO法的原理构建了DPL系统的GO图;利用GO法计算公式,得到了系统故障率和平均无故障工作时间等重要可靠性指标。结果符合实验室经验值。最后分析了各部件的故障率的重要度,讨论了改善高功率DPL系统可靠性的措施,对系统的使用和维修等工作具有参考意义。     

基于内罚函数的装备系统可靠性分配研究

装备系统可靠性分配的本质之一是有约束条件的非线性规划问题,从内罚函数角度出发,通过构造惩罚函数,将问题转化为无约束的优化问题;构造出基于装备系统复杂度和平均故障间隔时间的费用函数,将系统可靠度与费用关联起来,给出了在费用约束条件下的可靠性分配数学模型。在实例计算分析中,利用Matlab中的ode15s功能函数对分配模型进行计算,得到了不同惩罚因子下可靠性分配的最优解,计算结果具有较好的收敛性和稳定性,说明本分配方法具有良好的可行性。     

超高速摄影仪转镜运转可靠性数值与实验分析

为探讨分析转镜运转可靠性的数值方法,运用Monte Carlo理论并结合ANSYS参量化设计语言,根据小样本原理和可靠性理论建立了转镜运转可靠性分析数学模型.对转镜运转可靠性进行了数值分析,并对数值分析结果进行了实验验证.数值分析结果表明:转镜的功能函数值远大于零,最大应力与转镜转速的线性相关系数达0.9,镜体密度的相关系数值为0.15,最大应力、应变、位移的偏斜度和峭度值均为正值,统计结果服从正态分布呈右偏态,在95%的置信度水平下,转镜可靠度为0.999.这说明在理想状态下转镜的运转可靠性满足要求,转镜的最大应力值取决于转镜转速,并且镜体的密度对转镜最大应力有较大影响.转镜运转可靠性试验中没有转镜出现破坏,表明转镜运转可靠性数值分析方法是正确的,为转镜的运转可靠性分析提供一种可行、高效的数值分析手段.     

基于模式误差分布特征的中国夏季旱涝预测可信度研究

基于美国气候预报中心组合降雨分析资料对国家气候中心海气耦合模式多年夏季降水预报误差进行统计分析,以揭示模式预报误差的分布规律及特征.研究发现,模式预报误差分布特征满足正态分布,基于误差分布特征分析模式对中国夏季降水的预测能力,通过误差分布的高斯拟合曲线特征对比模式预报与动力统计方法的预测技巧,进而得到动力统计方法改进误差分布特征的两种类型:1)变幅型改进;2)均值型改进.在此基础上,根据模式误差的统计特征提出了一种新的旱涝预测可信度计算方法,用于定量化地评估动力统计方法在不同地区的预测可信度大小,并应用于实际预测.最后以2012和2013年夏季降水为例,给出了实况、预测以及可信度检验.结果显示该方法能较好地反映出预测的不确定性,较其他检验方法更具针对性,对异常降水的预测可信度反映更为准确,验证了方法的有效性,可进一步提高动力统计方法的预测服务水平.     

Fuzzy Entropy-Based Spatial Hotspot Reliability

Cluster techniques are used in hotspot spatial analysis to detect hotspots as areas on the map; an extension of the Fuzzy C-means that the clustering algorithm has been applied to locate hotspots on the map as circular areas; it represents a good trade-off between the accuracy in the detection of the hotspot shape and the computational complexity. However, this method does not measure the reliability of the detected hotspots and therefore does not allow us to evaluate how reliable the identification of a hotspot of a circular area corresponding to the detected cluster is; a measure of the reliability of hotspots is crucial for the decision maker to assess the need for action on the area circumscribed by the hotspots. We propose a method based on the use of De Luca and Termini’s Fuzzy Entropy that uses this extension of the Fuzzy C-means algorithm and measures the reliability of detected hotspots. We test our method in a disease analysis problem in which hotspots corresponding to areas where most oto-laryngo-pharyngeal patients reside, within a geographical area constituted by the province of Naples, Italy, are detected as circular areas. The results show a dependency between the reliability and fluctuation of the values of the degrees of belonging to the hotspots.