基于锁相环的Duffing振子弱信号时域检测方法研究

Duffing系统对特定信号敏感及对噪声免疫的特性,使其在微弱信号检测中有巨大潜在应用。待测信号首先通过锁相环电路得到信号的频率,再被输入混沌检测系统。在Duffing振子检测系统中,策动力变化时系统输出信号时序图呈现同步且规律性变化。据此可判断系统混沌状态,并得到精确的阈值,从而实现待测信号的检测。理论分析及仿真结果表明,较之传统做法,此方法可检测未知频率的信号,更易于实现且节省大量仿真时间,因此在实际应用中具有重大意义。     

参数控制噪声干扰下的混沌数字通信

提出一种基于调制器的参数控制噪声干扰下的混沌数字通信方法，通过利用一种混沌系统驱动另一种混沌系统产生出理想的输出波形，将这种控制方法用于混沌数字通信控制，根据噪声干扰下的系统方程构造出状态调制器，并将其用于具有量测噪声和输入噪声干扰下的Lorenz混沌系统的控制．改变调制器的作用范围，可以将混沌系统稳定到一定的区域内．仿真结果证实了该方法的有效性．     

基于三维自治系统复杂网络的混沌保密通信系统

将一个三维自治系统作为网络节点, 研究以该混沌系统为节点的全局耦合网络渐近同步问题. 用混沌掩盖的方法将其应用于保密通信中, 通过加入Gauss白噪声对系统进行干扰, 并用小波分析理论对信号进行去噪处理. 数值仿真结果表明, 经小波阈值去噪后, 可无失真地恢复有用信号.     

基于一个混沌系统的保密通信及其电路实现的研究

构造一个具有复杂混沌吸引子的非线性混沌自治三维系统,对该系统的基本动力学行为进行了研究,得到了系统的分岔图和Lyapunov指数谱图,并且通过电路验证了吸引子的存在性.根据线性反馈同步理论对新系统进行同步控制,以Multisim为仿真平台构造出基于混沌系统的保密通信电路.通过加入随机白噪声干扰,观察还原信号的失真程度.仿真结果表明,在小强度噪声干扰下,混沌信号仍然能够完成对信息的有效掩盖,实现了由理论模型向现实应用的转化.     

多级混沌保密通信系统方案及噪声干扰的研究

以Lyapunov稳定性理论为基础,针对一系列非扩散混沌系统,提出一种三个不同沌系统之间的异结构同步方法.就混沌通信问题,提出了一种多级混沌保密通信系统的实现法,在前两个同步的系统中加密后,利用后两个同步系统再一次加密.通过加入高斯白噪声扰,对多级混沌保密通信系统进行噪声干扰的分析和计算,并用小波分析理论对加噪信号进处理.仿真结果表明,有用信号的传输在噪声的干扰下发生畸变,经小波分析理论处理后,用信号可以无失真地恢复过来.     

基于随机共振的混合频率微弱信号检测

非线性随机共振系统,为高噪声背景下微弱信号的检测提供了新方法.由于在检测微弱信号时受小频率参数和微弱信号幅度的约束,给实际应用带来了很大的困难.针对这一问题,利用归一化变换的随机共振微弱信号检测方法,通过引入归一化变换因子,消除随机共振系统对待测信号频率的限制,实现在高噪声背景下,混有高、低频待测信号的检测.理论分析和仿真结果表明:对埋在高噪声中的高、低频混合微弱信号,采用归一化变换,获得一个适当的输入信号到随机共振体系,通过输出信号的频谱分析检测出来,构建了一种可实现的高低频混合的微弱信号检测方法.     

从混沌噪声背景中提取周期性激励信号

周期性信号通过非线性系统后常会被转变成具有噪声特性的混沌信号,从频域上看原来的离散谱被扩展成了宽带的混沌频谱,因此从这种宽带的、类似噪声的混沌信号中提取出原来的周期激励有着重要的理论和实用意义.从非线性动力学系统的建模理论出发,采用一个简单的"多项式-简谐激励\\\"非自治系统方程,通过计算该方程在不同频率驱动下对原系统的逼近误差,可以获得驱动该非自治系统的信号的频谱,并最终达到提取激励信号的目的.     

Duffing混沌振子微弱信号检测方法研究

研究了采用Duffing混沌振子检测微弱正弦信号频率的可行性并分析了检测性能,提出了利用混沌振子输出方差极值对来检测微弱正弦信号的方法。首先根据混沌振子周期策动力与待测信号频率相等时,系统输出方差值最大这一性质,研究了采样频率对检测结果的影响。实验结果表明,通过增大采样频率并增加数据序列长度,在信噪比-45 dB时可以检测出信号。然后,将此性质应用于与周期策动力有随机相位差的正弦信号检测中,发现在二者频率接近或相等时,系统输出方差值发生跳变,出现一个极大值和一个极小值对,通过这一新的特性可以检测出与激励信号有相位差的信号频率。最后将此方法成功应用于调幅波的频率检测中。     

基于混沌信号时域波形包络特征的触电电流检测方法

针对剩余电流保护装置存在的拒动、误动以及触电电流信号难以提取的问题,提出一种基于混沌信号时域波形包络特征的触电电流混沌检测方法.利用混沌系统对初始条件敏感和对噪声免疫的特性,根据混沌理论,采用矢量分析方法,提出待测信号相位的检测方法;依据混沌系统不同状态时输出x时域波形包络线的差异性,提出将x时域波形极值点序列标准差作...     

利用混沌吸引子阶跃变化现象检测滚动轴承微弱故障

针对现有的基于混沌振子的微弱信号检测方法存在混沌状态判据计算复杂、混沌状态临界点难以精确确定的问题,提出一种基于混沌吸引子形状阶跃变化的微弱信号检测方法。通过分析典型的混沌系统的动力学特性,将吸引子出现阶跃变化作为存在待测频率信号的判断依据,提出自适应选取阈值和自动判断混沌吸引子变化的方法,在此基础上,设计基于混沌吸引子形状阶跃变化的微弱信号检测系统。最终将该系统应用于滚动轴承的早期微弱故障诊断中。研究结果表明:该方法为基于混沌振子的微弱信号检测提供了一种具有新定量判断准则的方法,不仅能够实现自动检测微弱信号频率,提高基于混沌振子的微弱信号检测方法的检测性能,而且在滚动轴承的微弱故障信号检测中易于实现,具有实际应用价值。     

混沌同步系统降噪方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用

提出了一种基于混沌同步系统的降噪方法,将其应用于滚动轴承振动信号的前期处理,并结合功率谱密度进行故障诊断.分析Chua电路混沌同步系统的降噪机理,讨论系统处于不同运行状态时,输入信号对相空间运行轨迹的影响;搭建混沌同步系统降噪模型,分析其检测特性,并与其他方法进行比较;将滚动轴承不同损伤模式下测得的振动信号输入该模型,比较振动信号和同步误差信号的时域波形和功率谱密度,并通过峰值查找,匹配对应的故障特征频率.新方法利用了混沌系统的噪声免疫性和可同步性,避免了现有方法参数设定复杂和运行状态判定困难的问题.结果表明该方法可有效提升被测信号的信噪比,能与传统方法结合形成新的故障诊断方法.      

基于局域波和混沌的转子系统早期碰摩故障诊断

为实现低信噪比下的微弱信号检测,提出一种基于局域波和混沌的微弱信号检测方法.将微弱的故障信号分解为有限的并且具有不同基本模式的分量,每个分量为单一成分信号,实现了信噪分离.将局域波分量输入所设计的混沌振子,混沌振子系统行为由混沌状态变为大周期运动状态,表明检测信号中含有特征成分,实现了利用混沌振子对低信噪比微弱信号的检测识别.对转子系统早期碰摩故障信号检测结果说明了该方法的有效性.     

基于免疫算法引导混沌轨道与混沌同步

将基于生物免疫机理的免疫算法用于混沌控制与同步,提出了基于免疫算法的引导混沌轨道以及混沌同步的新方法。在微小扰动作用下,混沌系统能够快速达到预定轨道,实现了混沌轨道引导;也能够使不同初始条件的混沌系统达到快速同步,并能够维持同步。最后以Henon系统为例,进行仿真,无论是引导轨道,还是同步控制,都取得了良好效果。     

旋转机械轴系扭振频率微弱信号的混沌检测方法

利用Duffing随机方程的混沌特性,提出了应用于旋转机械正常扭振频率微弱信号检测的方案。分析了应用Duffing随机方程的检测原理,给出了一种将旋转机械正常运转条件下的扭振响应传感器信号作为Duffing方程周期策动力的摄动,使信号中包含的旋转机械扭振频率在幅值较小时也能得到检测分离的方法。该方法对非检测频率的噪声信号具有免疫力,仿真分析结果表明了所提方法的可行性。     

一种基于改进替代数据法的图形化混沌判据

替代数据法是非线性系统分析的一种有效方法. 该方法不能直接判断信号是否处于混沌状态,而是基于排除法思路,提高混沌识别的置信度. 文中引入一种针对类周期信号混沌识别的伪周期替代数据法,在数值实验中发现了该算法的3个缺陷:一是相空间重构在实际信号分析中效果不佳;二是替代数据直线化;三是检验统计量容错性较差. 针对这些问题分别提出了改进方法. 使用改进算法对不同类别信号（包括由Logistic模型产生的周期信号和混沌信号以及其它典型混沌信号等）进行数据实验. 发现所有混沌信号在各噪声半径下的复杂度都呈线性增长趋势;而周期信号在噪声半径小于0.1时,复杂度的取值保持平稳,噪声半径大于0.1时,复杂度取值开始单调增长. 对数据实验的结果分析表明:在各噪声半径下复杂度的线性增长趋势是混沌信号的共同特征,可作为一种有效的图形化混沌判据.     

高速公路宏观离散模型的反馈线性化控制

在自动化高速公路系统环境下,通过计算拥堵路段系统的Lyapunov指数和Lyapunov维数,证明了离散交通流模型存在混沌现象。为了得到稳定有序的高速公路交通流,提出一种针对高速公路宏观交通流模型反馈线性化方法使非线性系统线性化。通过LQR优化控制方法将线性化系统的混沌轨道稳定到所需的目标轨道上,实现道路交通流的稳定有序。仿真结果表明,提出的方法可使道路交通密度和速度趋于平稳,避免了道路拥挤的发生。     

基于混沌理论和小波变换的微弱周期信号检测方法

根据小波变换具有多分辨率,混沌系统对噪声的强免疫力和对周期微弱信号的敏感性等特性,通过对小波阈值去噪方法和混沌Duffing振子方程的改进,提出小波阈值去噪和混沌系统相结合的微弱周期信号检测新方法.该方法利用小波变换的平滑作用对包含噪声的信号进行有限离散处理,并根据小波分解尺度确定阈值去噪深度,然后把重构的信号作为周期策动力的摄动并入混沌系统,采用混沌振子阵列实现在噪声背景下微弱信号的检测,并采用梅尔尼科夫方法作为混沌判据.该检测方法克服了以往小波分解对尺度确定的盲目性和阈值选择的不合理性以及对混沌临界状态与周期态区别的模糊性:同时能检测多种频率的信号.仿真测试表明:该方法直观、高效,检测精度高,检测的最低信噪比达到-100dB,频率误差为0.04％左右,改善了湮没在强噪声下的微弱信号检测技术.     

涡街流量信号中管道振动噪声的分析与处理

研究了获取管道振动噪声干扰特征的方法,介绍了基于加速度传感器的管道振动信号的采集.结合涡街流量信号和管道振动信号的频谱分析结果,指出了管道振动信号频率与涡街流量信号的主要干扰分量频率直接相关.研究表明,可通过获取管道振动加速度信号特征,来间接获得涡街流量信号中最主要噪声的频率特征.基于这一研究结论,以管道振动信号的特征信息为参考输入,验证了通过自适应滤波对涡街流量信号中振动噪声的滤波方法.     

基于轨道引导和可控域的混沌系统控制研究

把最短时间最优控制思想用于混沌轨道引导,并通过可控域,把混沌轨道引导和不稳定周期轨道的稳定化方法有机地结合在一起,提出了一种离散混沌系统的控制方法,该方法是先利用最短时间的混沌轨道引导控制使系统快速进入可控域,然后激发局部状态反馈控制器来实现控制混沌系统,最后以Ｈｅｎｏｎ系统为例,进行了数字仿真,仿真中对系统进入可控域的进行和噪声对所提方法控制效果的影响等问题进行了讨论,仿真结果表明了所提控制方法