改进型双稳随机共振系统及其在轴承故障诊断的应用

针对经典双稳随机共振系统(CBSR)的输出饱和现象降低系统输出信噪比的问题,提出一种改进型双稳随机共振系统。将CBSR中限制粒子运动的四次型势函数改进为分段二次型双稳势函数,并代入到由势函数、噪声以及微弱周期信号驱动的朗之万方程中,得到非饱和分段双稳随机共振系统。该系统结构简单,可通过调节系统参数实现最佳随机共振。进一步,通过绝热近似理论,得到表征系统性能的输出信噪比表达式,当输出信噪比随系统参数以及噪声参数增加呈现非单调变化时,系统发生随机共振。将改进系统应用于轴承故障诊断,结果表明,在相同参数下,改进系统的输出信噪比共振曲线整体高于CBSR及分段非线性双稳随机共振系统(PNBSR),系统能够有效检测出故障信号频率,在内外圈故障诊断中,输出信噪比较PNBSR系统分别提高了2.4 dB与1.8 dB,证明改进系统可有效增强系统输出信噪比。     

非对称双稳系统中乘性和加性噪声的随机共振

研究了具有相关乘性和加性噪声的非对称双稳系统中的随机共振现象.基于二态理论和绝热消去理论,得到了系统输出信噪比的解析表达式.发现信噪比是乘性噪声和加性噪声的强度、乘性和加性噪声强度的比值,以及乘性和加性噪声的关联强度和相关时间的非单调函数.另外,输出信噪比随系统的非对称性参数的变化而非单调变化.     

关联白噪声作用下双模激光增益模型的随机共振

运用线性近似方法,计算得到了关联白噪声和输入周期信号共同作用下双模激光增益模型输出信号光强的自关联函数、功率密度谱和信噪比.讨论了信噪比随系统参数的变化.研究发现:在噪声关联程度λ0时,信噪比随噪声强度的变化出现了传统的随机共振现象,系统双模参数都会影响信噪比大小和共振现象;在输入信号频率Ω较小、净增益系数a1较大时,信噪比随自饱和系数c2及双模交叉耦合系数b的变化均出现随机共振,且随着Ω的增大或a1的减小,共振现象逐渐减弱,直至消失.     

非高斯噪声激励的肿瘤增长系统的多重随机共振现象

本文研究了以捕食-食饵模型为基础的肿瘤增长系统在非高斯噪声及高斯噪声联合作用下的随机共振,根据路径积分法及绝热近似理论得到了信噪比的解析表达式,进而研究了关联非高斯噪声与高斯噪声及周期信号对系统随机共振的影响.研究结果表明:信噪比曲线在乘性噪声强度、加性噪声强度及非高斯参数q的影响下均出现了多重随机共振现象.此外,噪声关联强度和噪声自关联时间都能够增强随机共振现象.     

相关噪声驱动下一种特殊非对称非线性系统的随机共振研究

本文分析了在乘性非高斯噪声与加性高斯噪声驱动下的一种特殊非对称双稳系统的随机共振现象. 我们使用统一色噪声逼近、路径积分法、二态模型理论对本文郎之万方程进行马尔科夫逼近,从而得到系统的稳态概率分布与信噪比. 仿真结果得知,非高斯噪声与高斯噪声强度驱动下的信噪比均存在随机共振,且非高斯噪声偏差参数、噪声相关时间、非对称系数、互相关强度等参数均对其有影响. 本文分别讨论了非高斯噪声偏差参数,非高斯噪声的相关时间,互相关强度,周期信号幅度和非对称系数等参数对信噪比的影响.     

关联噪声驱动下单模激光系统的随机共振现象

研究了具有实虚部关联的量子噪声和泵噪声驱动的单模激光系统受信号调制后的输出信噪比,发现输出信噪比随量子噪声实虚部间关联系数的变化曲线有极大值,即存在随机共振现象,且信噪比极大值处对应的量子噪声实虚部间关联系数λq=0,分析了量子噪声强度、泵噪声强度、输入信号振幅、净增益对随机共振的影响．     

频移变尺度自适应随机共振在大信号检测中的应用

针对随机共振检测大信号的局限性和判断随机共振发生时刻的盲目性,提出了将基于频域信噪比的自适应算法引入频移变尺度随机共振中,自动调节双稳态系统结构参数和采样频率,自动获取随机共振状态,实现大参数信号检测.数值仿真实验结果表明,频移变尺度自适应随机共振可以从强噪声背景中提取较高频率的周期信号;能自适应地寻找到随机共振发生时刻,获得了较高的输出信噪比,在信号检测领域具有更好的应用前景.     

线性系统中随机共振现象的研究

在高斯噪声同时作用系统阻尼系数和激励信号背景下,研究了欠阻尼二阶线性系统中的随机共振现象.研究结果表明,欠阻尼二阶线性系统中存在随机共振现象,该系统的平均输出幅度增益呈现非单调变化,不仅在一定条件下大于无噪声时的增益,而且调节适当的系统参数和噪声强度能够提高幅度增益.最后,进行了计算机模拟仿真,证实了结论.     

单结管电路中的随机共振过程

为考察二阶非线性电路响应中是否存在随机共振过程 ,用噪声信号和周期信号同时激励二阶非线性单结管电路 ,并观察其响应和测量输出响应信号的信噪比。结果表明 :在一定的条件下 ,增大输入噪声的值不仅不降低输出响应信噪比 ;反而迅速增加输出响应的信噪比 ,使输出响应中周期信号的分量反而加强 ,而且输出响应的信噪比对于输入噪声的变化具有“共振”形状的曲线。从而证明了二阶非线性单结管电路不仅是混沌系统 ,也是随机共振系统 ,且随机共振响应是混沌系统一种响应模态     

Lévy噪声和高斯白噪声共同激励的非对称三稳系统的随机共振

将Lévy噪声和高斯白噪声引入非对称三稳系统模型中，采用数值方法计算不同参数下系统的信噪比，分析噪声参数、系统参数以及信号振幅对系统随机共振现象的影响机制．研究结果表明，较大的稳定性指标、偏斜参数、3次刚度系数以及信号振幅会抑制随机共振现象的发生，而较大的非对称参数则会促进随机共振现象的发生．特别地，当信噪比作为加性噪声强度的函数时，较大的5次刚度系数不易于出现随机共振现象，而当信噪比作为乘性噪声强度的函数时，情况则相反，即5次刚度系数越大越容易发生随机共振现象．