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双色噪声驱动系统的随机动力学

华中理工大学学报 1999年第4期27卷 98-99,109页

作者：柯圣志曹力吴大进华中理工大学物理系

考虑由两个色噪声驱动的非线性随机系统，将Ｊｕｎｇ和Ｈａｎｇｇｉ的单色噪声统一近似理论推广到双色噪声情形．具体应用到由乘法和加法色噪声同时驱动的双稳系统，计算了定态几率分布．发现在弱加法噪声参数的情况下。

关键词：相关时间双稳系统色噪声驱动系统随机动力学

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基于近似熵测度的自适应随机共振研究

物理学报 2007年第12期56卷 6803-6808页

作者：李强王太勇冷永刚何改云何慧龙天津大学机械工程学院天津300072

变步长随机共振算法有效解决了绝热近似大参数条件下的弱信号检测问题.基于信号近似熵测度的自适应随机共振,实现了变步长随机共振最优输出的自适应求解.周期信号的近似熵不受其幅值和相位变化的影响,而只与其频率及信噪比有关.因此,按... 详细信息

变步长随机共振算法有效解决了绝热近似大参数条件下的弱信号检测问题.基于信号近似熵测度的自适应随机共振,实现了变步长随机共振最优输出的自适应求解.周期信号的近似熵不受其幅值和相位变化的影响,而只与其频率及信噪比有关.因此,按照原始数据的采样条件,构造待检测频率在预定信噪比下的标准信号,并以其近似熵为基准,通过自动调节非线性系统的结构参数和计算步长,求得系统输出的近似熵距离矩阵.该矩阵中的最小值所对应的即为自适应条件下非线性动力系统的最优参数.

关键词：自适应随机共振近似熵弱信号检测双稳系统

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二次采样随机共振频谱研究与应用初探

物理学报 2004年第3期53卷 717-723页

作者：冷永刚王太勇秦旭达李瑞欣郭焱天津大学机械工程学院天津300072 中国煤炭经济学院计算机系烟台264005

研究了双稳系统随机共振频谱的洛伦兹分布特征 ,得出在谱分布能量较集中的低频区才能产生可辨识的随机共振谱峰 .探讨了大参数信号双稳系统的二次采样随机共振的频谱特性 .以强噪声中弱信号的检测为实例。

关键词：随机共振二次采样随机共振双稳系统洛伦兹分布噪声作用信号处理理论信号参数

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基于补偿控制的随机共振特性及其应用研究

振动与冲击 2020年第23期39卷 64-70页

作者：范志刚林敏黄咏梅徐明中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

提出了补偿控制的随机共振控制方法。研究了基于补偿控制的周期信号和关联的乘性和加性高斯白噪声共同激励的双稳系统的随机共振现象。通过引入相应的广义势函数,推导出信噪比的解析表达式。以信噪比为衡量指标,研究了控制参数r和两噪... 详细信息

提出了补偿控制的随机共振控制方法。研究了基于补偿控制的周期信号和关联的乘性和加性高斯白噪声共同激励的双稳系统的随机共振现象。通过引入相应的广义势函数,推导出信噪比的解析表达式。以信噪比为衡量指标,研究了控制参数r和两噪声间的关联系数λ对双稳系统共振输出的作用规律,发现信噪比和控制参数r、关联系数λ均有非单调的变化关系。理论分析和数值仿真结果表明,补偿控制能增强双稳系统的共振输出,通过调节控制参数r可诱导随机共振的产生并能有效地控制共振效应的强弱;信噪比随关联系数λ变化的单峰曲线中,峰值的大小和位置随控制参数r的变化而变化。实验数据检测结果表明,该方法能有效提取小流量涡街信号的特征频率。

关键词：双稳系统补偿控制关联噪声随机共振

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大参数周期信号随机共振解析

物理学报 2012年第8期61卷 50-59页

作者：杨定新胡政杨拥民国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

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... 详细信息

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.

关键词：双稳系统大参数随机共振弱周期信号检测数值仿真

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基于反向随机共振的衰减振荡信号自适应检测

仪器仪表学报 2015年第12期36卷 2650-2656页

作者：杜非陈世利曾周末靳世久刘欣天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 河北省仪器仪表工程技术研究中心承德067000

衰减振荡信号作为暂态信号的主要形式广泛存在于多个领域。针对噪声环境下衰减振荡信号的识别检测问题,提出了一种基于双稳系统及量子粒子群寻优的自适应反向随机共振检测方法。该方法选取脉冲形式的输出信号作为最优随机共振检测结果,... 详细信息

衰减振荡信号作为暂态信号的主要形式广泛存在于多个领域。针对噪声环境下衰减振荡信号的识别检测问题,提出了一种基于双稳系统及量子粒子群寻优的自适应反向随机共振检测方法。该方法选取脉冲形式的输出信号作为最优随机共振检测结果,采用峭度或加权峭度作为寻优算法的适应度函数,实现了系统参数的自适应选取,进而识别出原始信号中衰减振荡信号的具体位置。该方法利用衰减振荡信号的单边特性,通过在时域上对输入信号进行反转,降低了信号的位置识别误差。基于仿真衰减振荡信号与水下气体泄漏声学信号对本文方法进行了测试,结果表明本文方法能够在噪声环境下实现对衰减振荡信号的自适应检测,相比现有方法具有更好的信号位置识别精度,可应用于水下气体泄漏检测等多个领域,具有良好的工程应用前景。

关键词：衰减振荡信号随机共振量子粒子群优化双稳系统自适应检测

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基于动力系统的两种图像增强算法

基于动力系统的两种图像增强算法

作者：林啸东北林业大学

学位级别：硕士

本文主要用动力系统的动力学性质处理图像增强。主要用了两种方法,一种是基于双稳系统的图像增强;另一种是基于1:1共振的前馈神经网络的图像增强。首先,双稳系统中的不稳定点对图像增强起到了决定性的作用,使其充当了一个阈值的角色,在... 详细信息

本文主要用动力系统的动力学性质处理图像增强。主要用了两种方法,一种是基于双稳系统的图像增强;另一种是基于1:1共振的前馈神经网络的图像增强。首先,双稳系统中的不稳定点对图像增强起到了决定性的作用,使其充当了一个阈值的角色,在一定条件下,使得不稳定的点(也就是阈值)趋于稳定的点,以实现图像增强。本文首先研究了一类双稳系统,分析了该系统的线性稳定性,利用该性质,在特殊的时间点下,通过初值遍历每一个像素值,实现了图像直方图均衡化,达到了图像增强较好的效果。其次讨论了带有延迟的1:1共振的前馈神经网络的HoPf分支,利用规范型得到1:1共振Hopf分支的周期解的模式,得到了此模型周期解的增长速率λ1/6,而不是预想的λ1/2。最后,这种现象也为处理低对比度的灰度图像提供了一种可以实现图像增强的方法,本文利用前馈神经网络的周期性提出了两种算法,并且达到了低对比度的灰色与彩色图像增强较好的效果,通过与传统算法对比,得出本文算法实现效果稳定且有效。

关键词：双稳系统阈值神经网络 1:1共振Hopf分支图像增强

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非线性系统中的信噪比增益研究

非线性系统中的信噪比增益研究

作者：刘岩中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)

学位级别：硕士

由于信噪比对于信号、通信等领域有重要意义,如何提高信号的信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)一直是人们研究的热点。随机共振在过去几十年里被认为是实现信噪比增益(SNR Gain)大于一的突破口。对于某些特定的信号人们利用随机共振... 详细信息

由于信噪比对于信号、通信等领域有重要意义,如何提高信号的信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)一直是人们研究的热点。随机共振在过去几十年里被认为是实现信噪比增益(SNR Gain)大于一的突破口。对于某些特定的信号人们利用随机共振机制成功的提高了其信噪比,但是对于正弦信号而言,人们的研究结果不多。正弦信号是通信系统中非常重要的一类基本信号,大部分系统都是以正弦信号作为载波发送数据。因此,提高正弦信号的信噪比对于信号通信有重大的现实意义。本文在前人研究的基础上,研究了非线性双稳系统以及随机共振对正弦信号信噪比的提升效果。本文的第一章是引言部分,主要介绍了提升信号信噪比的意义以及随机共振的基础知识,并且简述了前人关于这方而的研究成果和进展。第二章介绍研究了本文用到的一些基础知识,比如功率谱与信噪比的定义和算法,双稳系统的基本性质等。第三章是研究结果。首先我们发现,对于一个特定的系统(系统参数保持不变)来说,信号的振幅和噪声强度只有在特定的有限范围内,其信噪比才能被提升。并且双稳性实际上对于提升信噪比没有什么作用,单稳性和非线性性才是信噪比提升的主要原因。其次,由于现实生活中信号的振幅和噪声强度往往是固定的,人们只能通过调节系统参数来改变信号的信噪比。我们给出了一种快速寻找能够提升信号信噪比的系统参数的算法。最后,我们指出了需要解决的一些相相关问题。第四章是总结与展望。

关键词：随机共振双稳系统正弦信号信噪比信噪比增益

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基于自适应随机共振的微弱信号检测系统研究

基于自适应随机共振的微弱信号检测系统研究

作者：李相臣中国计量学院

学位级别：硕士

在精密测量中，信号往往被噪声淹没或覆盖，如何较为精确地提取噪声背景下的微弱信号信息，已成为近年来研究的热点。随机共振是一种新型的微弱信号检测方法，与传统抑噪技术相比，随机共振通过利用噪声来增强微弱信号信息，存在噪声能... 详细信息

在精密测量中，信号往往被噪声淹没或覆盖，如何较为精确地提取噪声背景下的微弱信号信息，已成为近年来研究的热点。随机共振是一种新型的微弱信号检测方法，与传统抑噪技术相比，随机共振通过利用噪声来增强微弱信号信息，存在噪声能量向信号能量转移的机制。在随机共振实际应用中，存在着随机共振不易发生且不易控制的问题。随机共振的产生需要严格的条件，只有当微弱周期信号、噪声及非线性系统这三个要素达到某种严格匹配关系时才能产生。在工程实际信号检测中，微弱周期信号、噪声一般不能满足随机共振产生的条件。在不改变微弱周期信号和噪声的前提下，为使系统较好地产生随机共振或使随机共振效应更加明显，可以通过自适应调节控制非线性系统参数来实现。为实现这一目标，本文以双稳系统随机共振为研究对象，开发了一个采用AVR单片机，通过线性随机搜索算法驱动控制数字电位器AD7376改变双稳系统参数，来实现基于自适应随机共振的微弱信号检测系统。本文的主要研究内容如下：（1）研究了双稳系统参数对随机共振的影响，具体研究了双稳系统参数对势垒阈值、系统跃迁、系统响应速度的影响以及双稳系统最佳参数对随机共振的影响。通过双稳系统参数对随机共振影响的研究，为自适应控制双稳系统参数实现随机共振提供了理论指导。（2）研究了双稳电路的随机共振特性，并在Multisim仿真环境下对其电路进行了实验仿真，验证了双稳电路可以很好的实现随机共振功能，为课题实际双稳电路制作提供有力支持。（3）进行了高斯白噪声源的设计制作，完成了该微弱信号检测系统的硬件电路设计开发，具体包括AD7376双稳随机共振电路、A/D转换电路、电压极性转换电路、电源电路等的设计开发。（4）采用C语言和模块化设计方法设计了基于AVR单片机的核心控制部分，包括AVR单片机A/D的采集控制，数字电位器AD7376的驱动测试实现，基于SNR自适应随机共振算法设计，基于统计均值、平均偏差的自适应共振判定算法实现等。（5）将该自适应微弱信号检测系统在实验室环境下进行了相关性能测试。实验测试结果表明，对于一定振动噪声背景下的单一低频(100Hz之内)微弱周期信号，该系统能够较好地实现对微弱信号的自适应检测。

关键词：双稳系统微弱信号随机共振 AVR单片机自适应检测