交叉关联噪声对双稳系统平均首通时间的影响

研究了交叉关联噪声驱动的双稳系统的瞬态性质。计算了平均首通时间,发现系统的平均首通时间受噪声关联时间和关联强度的影响,关联时间和关联强度的作用相反,即平均首通时间随关联强度增加而增加,平均首通时间随关联时间增加而减少。     

The Effects of Cross-correlated Noises on the Mean First-Passage Time of a Bistable System

研究了交叉关联噪声驱动的双稳系统的瞬态性质．计算了平均首通时间，发现系统的平均首通时间受噪声关联时间和关联强度的影响，关联时间和关联强度的作用相反，即平均首通时间随关联强度增加而增加，平均首通时间随关联时间增加而减少．     

捕食-食饵模型中的随机共振

由统一色噪声近似理论和随机共振的双态理论研究了耦合的乘性色噪声和加性白噪声驱动的捕食-食饵模型(The Predator-Prey Model)中的平均首通时间和随机共振现象,在噪声不同的关联时间和噪声间不同的耦合强度下求出了系统的平均首通时间T和信噪比SNR,讨论了系统的各种参数对信噪比的影响.     

色关联噪声驱动双稳系统平均首通时间的研究

 研究了色关联噪声驱动双稳系统的瞬时性质,根据Novikov定理和Fox近似方法得到相应的Fokker-Planck方程,使用最陡下降法得到了2个相反方向平均首通时间的解析表达式,即T⁺(从左势阱到右势阱)和T^-(从右势阱到左势阱).经过数值计算,结果表明:①加性和乘性噪声的色关联效应使得一个方向上的逃逸变得更加容易,而另一个方向上的逃逸更加困难;②在正关联情况下,加性和乘性噪声的关联时间的增加会使得左势阱到右势阱的逃逸抑制现象减弱;而在负关联情况下,加性和乘性噪声的关联时间的增加会使得右势阱到左势阱的逃逸抑制现象减弱;并且噪声关联的色效应对正关联和负关联任意方向上的平均首通时间的影响完全相反.     

色散型光学双稳系统中的随机共振

运用统一色噪声近似理论、最速下降法理论和随机共振的双态理论推导出在色散型光学双稳系统中由于注入相干光的强度和位相的波动所引起的乘性噪声并在外部周期性弱信号共同驱动下系统的平均首次通过时间和系统信噪比的解析表达式,分析了不同的初始条件下,噪声的关联时间和噪声的强度对首通时间和信噪比的影响,通过对信噪比曲线的研究,分析了系统的随机共振现象.     

在关联噪声驱动下双稳系统的MFPT

讨论了在关联噪声驱动下双稳系统的瞬变性质 ,计算了该系统的平均第一通过时间 (MFPT) .数值计算表明 :在正关联的条件下 (λ>0 ) ,MFPT随噪声关联τ增大而减少 ;在负关联的条件下 (λ <0 ) ,MFPT随τ增大而增大 .同时还发现 ,在完全正关联的条件下 (λ=1 ) ,若加性噪声强度等于乘性噪声强度 (α =D) ,则MFPT趋于无穷大 ;若α/D≈ 0 .87,则平均第一通过时间等于零 .     

关联色噪声驱动的单模激光的光强关联时间

采用线性化近似,计算了加性信号调制下色泵噪声和色量子噪声驱动的单模激光增益模型的光强关联时间,发现当两噪声间互关联程度λ〈0时,光强关联时间T随量子噪声强度D和泵噪声强度Q的变化曲线中出现极小值（即出现抑制）;当λ≥0时,光强关联时间T随量子噪声强度D和泵噪声强度Q的增加而单调增加．同时还分析了参数r,γ,Ω对’T-D和T-Q曲线的影响,发现当λ〈0时,随着噪声关联时间τ的增大,T-D和T-Q曲线的极小值升高,极小值位置基本不变;随着信号频率Ω的增大,T-D和T-Q曲线的极小值略有增加,极小值位置基本不变;随着衰减系数γ的增大,T-D和T-Q曲线的极小值略有下降,极小值位置基本不变．     

在关联噪声驱动下双稳系统的MFPT

讨论了在关联噪声驱动下双稳系统的瞬变性质，计算了该系统的平均第一通过时间（ＭＦＰＴ）。数值计算表明：在正关联的条件下（λ〉０），ＭＦＰＴ噪声关联τ增大而减少；在负关联条件下（λ＝０），ＭＦＰＴ随τ增大而增大。同时还发现，在完全正关条件下（λ＝），若加性噪声强度等于乘性噪声强度（α＝Ｄ），则ＭＦＰＴ趋于无穷大；若α／Ｄ≈０．８７，则平均第一通过时间等于零。     

关联色噪声对集合种群稳定性和平均灭绝时间的影响

基于Levins模型的研究基础上,大量研究者对“集合种群”稳定性方面的问题进行了探讨,但是之前的大多数研究都局限于确定性Levins模型,或者只是单纯地在系统中加入理想的白噪声.本文根据经典的存在生境破坏的集合种群模型,分析了具有相同关联时间的色关联高斯色噪声对集合种群稳定性的影响,根据统一色噪声近似的方法,推导出集合种群模型的近似福克－普朗克方程(AFPE),在稳态情况下,得到系统稳态概率分布函数(SPDF)的解析解.应用最速下降法,得到系统的平均灭绝时间(MFPT)的解析表达式.对计算结果进行数值分析,最终的图像分析表明：(1)加性噪声强度D的增加导致Levins模型中集合种群稳定性被弱化,而乘性噪声强度Q的增加对Levins模型中集合种群的稳定性会产生不利影响;(2)τ的增加使集合种群的稳定性得到强化;(3)噪声正关联时(0<λ<1),|λ|的增大会增加集合种群的稳定性;而负关联时(－1<λ<0),|λ|的增大却会使集合种群的稳定性弱化;(4)平均灭绝时间T(xs→x0)是Q的减函数,Q的增加会促使集合种群平均灭绝时间减小;(5)T(xs→x0)是τ的单调增函数,τ的增加延缓集合种群的灭绝.     

时间延迟和关联噪声对基因转录调节系统统计性质的影响

研究延迟时间τ和交叉关联噪声对基因转录调节系统关联函数C(s)和弛豫时间TC的影响.在小延迟近似下,利用微扰理论,得到了系统的定态概率分布函数Pst(x).基于Pst(x),通过Stratonovich解耦近似框架导出了C(s)和TC的近似表达式.数值计算结果表明,TC随乘性噪声强度D的变化曲线呈一单峰结构,τ和噪声间正关联时的关联强度λ的增大均使TC增大,而噪声间负关联时|λ|和加性噪声强度α的增大则使TC减小;系统态变量x(蛋白质浓度)的C(s)随时间s呈指数规律衰减,τ对C(s)的影响显示一个临界行为,即存在一个临界值τC,当ττC时,τ的增大使C(s)增大,而ττC时,使C(s)减小.λ0时,λ增大使C(s)增大,而λ0时,使其减小.D对C(s)的影响也显示一个临界行为,即D较小和较大时D的增大对C(s)的影响相反,然而,α的增大只会使C(s)值减小.     

含外力项的分数次非线性扩散方程的解和首次到达时间(英文)

研究了一类描述带有外力场的反常扩散过程的分数次非线性扩散方程的解和首次到达时间(FPT)分布,并且外力项与时间、空间变量以及吸收性边界相关,最终得到了扩散过程的概率密度函数、均方位移、首次到达时间、平均首次到达时间的精确表达式和时间变量所决定的不同扩散系数对这些量的影响.     

关联色噪声对具有免疫监视下肿瘤细胞生长系统稳定性和瞬态性质的影响

基于具有催化作用的Michaelis-Menten反应模型,得到一种更全面的具有免疫监视下肿瘤细胞生长系统的一维朗之万方程.考虑肿瘤细胞增殖过程中生长环境等因素的变化而导致生长率和死亡率的波动,通过线性化近似和最快下降等方法计算系统的稳态概率分布函数和平均首次通过时间,并以此作为观察肿瘤细胞生长过程中的稳定性和瞬态性质的窗口,分析噪声对肿瘤细胞生长过程的影响.结果表明：1)当改变噪声强度D和Q时,肿瘤细胞数概率分布函数Pst(x)的结构会发生改变,系统产生多极值和单极值之间的结构转换,导致系统产生类相变;2)平均首次通过时间T＋(xu→x＋)是乘性噪声强度D的单调增函数,T－(xu→x－)却是D的单调减函数;3)T＋(xu→x＋)随加性噪声强度Q变化的图像出现一个类似“共振峰”的极大值,而T－(xu→x－)是关于Q的减函数;4)T＋(xu→x＋)随噪声间关联时间τ变化时,表现出单调递减和“共振峰”两种状态的转换,而T－(xu→x－)的图像随τ的变化呈现出单峰值样态;5)T＋(xu→x＋)随噪声间关联强度λ的变化出现类似于“共振峰”的极大值,T－(xu→x－)是λ的单调减函数.上述结果有助于人们掌握肿瘤细胞的生长动力学特性,不仅能够为临床上肿瘤细胞生长研究提供一定理论基础,而且还能为临床医学上肿瘤检测和治疗提供理论指导,对控制和治疗肿瘤疾病有一定的指导意义.     

应用路径积分法求解船舶横摇倾覆概率

通过对船舶非线性横摇运动进行分析,建立了船舶横摇运动的非线性微分方程.以路径积分法(PIS)为基础,在时间域内求解相应的二维Fokker-Planck方程,得到随时间演变的船舶横摇运动的转移概率密度.运用首次通过理论,求得船舶倾覆前时间的概率分布.研究了外部激励、横摇阻尼和非线性复原力矩对船舶横摇运动转移概率密度与首次通过时间的影响.研究结果表明,PIS能用于预测船舶首次通过时间概率分布,从而为船舶设计和稳性衡准提供相关的参考.
     

基于非对称双稳系统的随机共振及应用

本文研究了高斯色噪声驱动下非对称双稳随机共振(Asymmetric Bistable Stochastic Resonance, ABSR)系统的信噪比以及平均首次通过时间的问题.我们运用统一色噪近似和两态模型理论,推导出平均首次通过时间和信噪比的公式;讨论了各参数对信噪比和平均首次通过时间的影响,并对参数进行了优化.研究发现,随机共振是噪声强度和势阱非对称性的非单调函数,在两个不同方向上,同一参数对平均首次通过时间的影响不同.通过仿真与实验证明了ABSR系统在轴承故障诊断中具有明显优势.     

深水防喷器组井口连接器可靠性研究

通过分析深水防喷器组位于井口时井口连接器的工作状态和重要失效模式,建立水下井口连接器的Markov模型,得到计算系统瞬态和稳态可靠性指标的公式。以墨西哥湾的防喷器可靠性数据为例,定量求解水下井口连接器的瞬态、稳态可用度和平均无故障时间MTTF,研究模型中状态转移概率对系统的稳态可用度和MTTF的影响。结果表明:水下井口连接器具有很高的稳态可用度和MTTF;降低水下井口连接器在正常运行期间发生"外部泄露"和"解锁失败"故障的概率可以有效地提高系统稳态可用度和MTTF,而在测试期间发生故障的概率对系统性能的影响较小。     

寿命为一般分布的M/GI/1型系统的强度保守法分析

尽管爱尔兰组合分布在所有分布函数类中的稠密性 ,以及Neuts位相型服务时间的概念为根本解决服务台寿命为一般分布的可修排队模型提供了一线光明。然而至今的研究表明 ,尚未找到寿命分布类用 pH分布唯一表达的确切形式 (事实上 ,pH分布本身就不唯一 ) 作者尝试利用以平稳点过程和Palm分布为基础的新型的强度保守法 ,来对至今尚未涉及的服务台寿命为一般分布的M /GI/1型可修排队系统进行探讨。在得到了这个模型的广义虚等待时间之后 ,求得了其首次故障前时间 ,系统可用度、平均失效概率、服务台平均失效次数和系统故障频度等可靠性指标 令人可喜的是 ,其中若干指标当寿命分布退化为负指数分布时 ,与文选中已有的结果完全相合     

具有二次可选服务反馈的MX/G/1(E,SV)排队系统

研究了批量到达的具有第二次可选择服务且两次服务均可反馈的单重休假排队系统.建立了休假、反馈、可选服务多类型的排队模型.采用补充变量法,首先建立了系统稳态下的状态转移方程,通过求解得到了稳态下系统队长的概率母函数,进而计算出稳态下系统的平均队长.对稳态队长进行分析之后,又给出了稳态队长的随机分解定理,其中给出了附加队长的明确概率解释.     

带有二次可选休假和一般重试时间的Geo/G/1重试排队

离散时间排队比连续时间排队在有时间间隔的系统中更适合建立模型,例如计算机和通讯系统.考虑一个具有二次可选休假和一般重试时间的Geo/G/1离散重试排队模型.采用补充变量法和构造母函数等方法研究该系统在稳态条件下轨道顾客数、系统顾客数的概率母函数和随机分解等性质,通过模型的特例来验证模型的正确性.最后给出一些数值例子分析不同的参数对系统性能指标的影响.     

带止步、中途退出N策略温贮备机器维修问题

研究了具有温贮备备用部件,故障机器带止步、中途退出的N策略机器维修问题。采用分块矩阵的技术得到了系统稳态可用度、故障频度、首次故障前的平均时间的简洁直观的稳态概率向量的迭代公式,最后进行了数值分析,考察了系统参数变化对系统可靠性性能指标的影响。