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基于poincare截面突变特性的管道小缺陷识别与评估

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振动与冲击 2022年第2期41卷 161-168页

作者：成梦菲张伟伟王晶闫晓鹏马宏伟太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原科技大学力学系太原030024 东莞理工学院建筑工程系广东东莞523808

利用混沌系统的参数敏感性与噪声免疫性,提出了一种以poincare截面为混沌判据的弱导波信号检测系统,实现了管道小缺陷的识别与评估。首先,结合分岔分析与poincare截面获取混沌阈值,完成了检测系统的参数设定。然后,通过仿真分析验证了以... 详细信息

利用混沌系统的参数敏感性与噪声免疫性,提出了一种以poincare截面为混沌判据的弱导波信号检测系统,实现了管道小缺陷的识别与评估。首先,结合分岔分析与poincare截面获取混沌阈值,完成了检测系统的参数设定。然后,通过仿真分析验证了以poincare截面为混沌判据的检测系统的噪声免疫能力与参数敏感性。最后,开展了超声导波检测管道中小缺陷的试验研究,并将实测信号作为驱动力的扰动项输入到检测系统中,通过poincare截面的突变有效地识别出小缺陷引起弱导波信号。为了对缺陷进行定位和评估,一种快速的二分法被用来进行缺陷定位。同时,通过在poincare截面上构造胞空间,计算出poincare截面上相点所占胞元数定义为损伤指标,该损伤指标在一定范围内与损伤程度具有简单的线性关系,可为缺陷大小评估提供参考。

关键词： poincare截面超声导波 Duffing系统无损检测

基于poincare截面突变的管道缺陷评估

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基于Poincare截面突变的管道缺陷评估

作者：成梦菲太原理工大学

学位级别：硕士

超声导波检测技术因其具有检测距离远,范围广等优点,非常适用于长距离管线检测中。然而,超声导波在传播过程中存在频散、衰减、模态转换等现象,加之环境噪声的影响,在进行小缺陷检测时,因缺陷回波十分微弱极有可能被淹没在噪声中,造成... 详细信息

超声导波检测技术因其具有检测距离远,范围广等优点,非常适用于长距离管线检测中。然而,超声导波在传播过程中存在频散、衰减、模态转换等现象,加之环境噪声的影响,在进行小缺陷检测时,因缺陷回波十分微弱极有可能被淹没在噪声中,造成漏检风险。为了提高小缺陷的检测灵敏度,基于混沌系统的参数敏感性与噪声免疫性,提出了一种基于poincare截面突变特性的弱导波信号检测方法。首先,分析了Duffing系统的倍周期演化过程与抗噪声干扰能力,为构造检测系统提供了理论依据;然后,通过分析分岔图与poincare截面,快速获取混沌阈值,并以此构造了检测系统;随后,深入分析了噪声对poincare截面的影响规律。最后,开展了管道小缺陷的实验研究,截取小缺陷回波信号,并将其输入到检测模型中,通过庞加莱截面的突变特性,成功的实现了小缺陷识别。为了对缺陷进行定位和评估,提出了一种快速的二分法被用来进行缺陷定位,并利用间歇性混沌特性,通过在poincare截面上构造胞空间,计算出poincare截面上相点所占胞元数定义为损伤指标,实验表明,该损伤指标在一定范围内与损伤程度具有简单的线性关系。为了进一步精确的识别缺陷大小,提出了一种基于poincare截面突变特性的弱导波幅值检测方法,详细讨论了周期数对该方法检测结果的影响,并利用数值仿真对理论推导进行了验证,研究结果表明当导波周期数n≤30时,幅值识别结果为A,当周期数n＞150时,幅值识别结果为2A,其中A为导波信号幅值。最后,对含缺陷管道中的超声导波进行了幅值检测,并构建了反射系数,结果表明,实验测得的反射系数与理论值有很高的对应精度,这说明基于反射系数的缺陷定量评估方法具有很高的检测精度。由于该方法适用于任何超声导波垂直入射的波导结构中的缺陷检测,因此具有很高的普适性,具有一定的工程应用价值。

关键词： poincare截面超声导波混沌缺陷检测管道

量子混沌研究中poincare截面的计算机模拟

同方学位论文库评论

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长春大学学报 2006年第12期16卷 27-30页

作者：宋立军严冬李永大长春理工大学吉林长春130022 长春大学

简要介绍了量子混沌研究中,采用计算机Fortran程序模拟poincare截面图的一种方法;并以经典极限条件的d icke模型为例,给出了几种具体情况的数值模拟结果。

关键词：量子混沌 poincare截面 dicke模型

利用随机相位实现Duffing系统的混沌控制

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物理学报 2006年第3期55卷 1049-1054页

作者：李爽徐伟李瑞红西北工业大学理学院应用数学系西安710072

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... 详细信息

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、Poincar啨截面、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 poincare截面

双势阱Duffing-van der Pol振子微弱信号检测统计量构造

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系统工程与电子技术 2019年第10期41卷 2178-2183页

作者：凌云飞陈长兴牛德智陈婷空军工程大学基础部陕西西安710043 国防科技大学信息通信学院试验训练基地陕西西安710106 空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077

为解决双势阱Duffing-van der Pol振子同频微弱信号定量检测问题,分析发现了poincare截面能明显区分系统不同状态的现象,构建了基于poincare截面的检测统计量,并以此为基础设计了信号检测的有效实现方法。首先对poincare截面进行数值计... 详细信息

为解决双势阱Duffing-van der Pol振子同频微弱信号定量检测问题,分析发现了poincare截面能明显区分系统不同状态的现象,构建了基于poincare截面的检测统计量,并以此为基础设计了信号检测的有效实现方法。首先对poincare截面进行数值计算得到系统关于策动力幅值的分岔点图,其次对不同状态下各幅值对应分布点做方差统计构建检测统计量。不同状态的检测统计量分布区间不同,按照统计值落入的区间即可判断信号有无。仿真实验给出了不同策动力角频率下检测统计量的临界值和检测区间,并通过与相平面检测结果的对比验证了该检测方法的可行性,为微弱信号定量检测提供了参考。

关键词：微弱信号信号检测双势阱Duffing-van der Pol振子 poincare截面检测统计量

试样激励下轻敲模式原子力声显微镜的非线性动力学特性

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声学学报 2016年第5期41卷 555-567页

作者：陈赵江张淑仪浙江师范大学数理与信息工程学院金华321004 中国科学院声场声信息国家重点实验室北京100190 近代声学教育部重点实验室南京大学声学研究所南京210093

利用Euler-Bernoulli梁理论和DMT针尖-样品作用力模型建立了试样激励下轻敲模式原子力声显微镜(AFAM)系统的动力学方程,并应用非线性动力学分析方法对AFAM微悬臂梁的振动特性进行研究。通过合理改变超声激励幅值、超声激励频率和针尖-... 详细信息

利用Euler-Bernoulli梁理论和DMT针尖-样品作用力模型建立了试样激励下轻敲模式原子力声显微镜(AFAM)系统的动力学方程,并应用非线性动力学分析方法对AFAM微悬臂梁的振动特性进行研究。通过合理改变超声激励幅值、超声激励频率和针尖-样品初始间距等模型参数模拟得到微悬臂梁的超谐波、次谐波、准周期和混沌振动现象,采用时间序列、频谱、相空间、poincare截面和Lyapunov指数等方法对不同非线性振动特性进行表征。通过分析不同模型参数条件下微悬臂梁针尖-样品作用力特性,探索了微悬臂梁不同非线性振动现象的产生机制。此外,研究了AFAM微悬臂梁运动的分岔特性,发现当超声激励幅值和针尖-样品初始间隙连续变化时,周期、准周期和混沌运动交替出现。研究结果对AFAM系统非线性动力学行为分析和混沌振动控制提供了理论参考。

关键词：非线性动力学特性超声激励声显微镜轻敲模式原子力试样 Lyapunov指数 poincare截面

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含侧隙非线性齿轮传动系统的分岔与混沌分析

振动与冲击 2008年第1期27卷 53-56页

作者：王晓笋巫世晶周旭辉李群力武汉大学动力与机械学院武汉430072 中船重工集团第719所武汉430064

建立了包含齿侧间隙的齿轮传动系统非线性动力学模型,引入相对啮合位移将模型降为单自由度系统,并对模型进行无量纲化处理。计算了系统随外载荷和齿侧间隙变化的分岔图与对应的最大李雅谱诺夫指数图,分析了系统动力学特性的变化情况,并... 详细信息

建立了包含齿侧间隙的齿轮传动系统非线性动力学模型,引入相对啮合位移将模型降为单自由度系统,并对模型进行无量纲化处理。计算了系统随外载荷和齿侧间隙变化的分岔图与对应的最大李雅谱诺夫指数图,分析了系统动力学特性的变化情况,并计算了周期状态和混沌状态下的相空间轨线、poincare截面和关联维数,以不同的定性与定量分析方法对系统进行了细致地研究。

关键词：齿轮传动系统齿侧间隙外载荷最大李雅谱诺夫指数分岔图关联维数 poincare截面

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基于受控系统的分岔结构确定控制器参数

西安交通大学学报 2006年第5期40卷 527-530页

作者：陈玲莉谢勇徐健学西安交通大学航天航空学院西安710049

通过研究受控混沌系统在poincare截面上的分岔结构特性,确定了控制器主要参数(如控制刚度、延迟反馈时间等)的取值范围,从而为有效地设计控制器实现控制目标提供了新方法.根据受控混沌系统的吸引子几何结构特征,选择适当的poincare截面... 详细信息

通过研究受控混沌系统在poincare截面上的分岔结构特性,确定了控制器主要参数(如控制刚度、延迟反馈时间等)的取值范围,从而为有效地设计控制器实现控制目标提供了新方法.根据受控混沌系统的吸引子几何结构特征,选择适当的poincare截面来揭示受控系统的分岔结构,并以3种经典的混沌系统为例,根据受控系统的分岔特性确定控制器参数的范围,实现了不同周期目标态的控制.数值模拟结果表明,此方法简单易行,对各种混沌控制器参数的确定非常有效,具有实用意义和参考价值.

关键词：混沌控制 poincare截面分岔控制参数

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机械式离心调速器的Hopf分岔分析

振动与冲击 2008年第11期27卷 91-96页

作者：张建刚俞建宁褚衍东李险峰常迎香兰州交通大学数理与软件工程学院兰州730070

研究了机械式离心调速器系统的复杂动力学行为.通过系统运动的拉格朗日方程和牛顿第二定律,建立了机械式离心调速器系统的动力学方程。定性分析了系统定态的存在性和稳定性,讨论了系统的Hopf分岔,得到了系统的Hopf分岔参数值,并判断了... 详细信息

研究了机械式离心调速器系统的复杂动力学行为.通过系统运动的拉格朗日方程和牛顿第二定律,建立了机械式离心调速器系统的动力学方程。定性分析了系统定态的存在性和稳定性,讨论了系统的Hopf分岔,得到了系统的Hopf分岔参数值,并判断了极限环的稳定性。用四阶Runge-Kutta算法计算了系统的分岔图,借助Poincaré截面和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析。数值仿真进一步研究系统的Hopf分岔,通过对系统参数的不断变化,分析得出系统由Hopf分岔通向混沌的演化过程,并且验证该系统的分岔图与Lyapunov指数是完全吻合的。

关键词：调速器 Lyapunov指数稳定性 Hopf分岔混沌 poincare截面