α稳定噪声下一类周期势系统的振动共振

将多个低频微弱信号、高频信号和加性α稳定噪声共同激励的一类周期势系统作为研究模型,以平均信噪比增益(MSNRI)为性能指标,对α稳定噪声环境下周期势系统中的振动共振现象进行了研究,分别探究了α稳定噪声的特征参数α、对称参数β、加性噪声强度放大系数D、高频信号幅值B以及频率?对振动共振输出效应的影响.研究结果表明:1)在不同分布的α稳定噪声环境下,固定频率?(或幅值B),当幅值B(或频率?)逐渐增大时,MSNRI-B(或MSNRI-?)曲线出现多个峰值,即存在多个B区间(或?区间)可诱导振动共振,并且这些区间不会随噪声分布参数α或β的变化而变化;2)当加性噪声强度放大系数D发生变化时,幅值B和频率?的共振区间没有随着D的变化而变化,表明只有高频信号能量向待测低频信号转移,噪声能量并没有向待测低频信号转移.另外当幅值B、频率?固定时,随着D的逐渐增大,依然可以实现微弱信号的检测,表明振动共振可以克服工业现场噪声强度不可调控的缺点.本文研究结果提供了一种新的微弱信号检测方法,在信号处理领域有着潜在的应用价值.

双稳系统的振动共振及特性分析

基于非线性双稳系统受高、低两种不同频率作用的双时间尺度特性和谐波平衡法,解析地分析了双稳系统对低频信号响应的幅值与高频信号参数、系统参数之间的关系,表明系统响应的幅值随高频信号或系统参数的变化并非单调,而是存在着称之为振动共振的极大值。基于这些参数与共振曲线的关系,提出了共振状态下的频率特性。理论近似解析分析的结论与数值仿真计算的结果基本一致。

非线性耦合双稳系统的振动共振与随机共振

单一双稳系统受到弱周期信号和噪声的作用能产生随机共振,而在高、低两种不同频率信号作用下则能产生振动共振。将两个双稳系统经非线性耦合而成为耦合双稳系统,并在低频、高频信号和噪声的作用下研究了耦合双稳系统对低频信号的响应特性,给出了高频信号参数和耦合系数对振动共振和随机共振的影响关系,结果表明通过调节高频信号幅值或耦合系数大小能产生振动共振或随机共振,并构建了耦合双稳系统原理框图,为随机共振的控制及其利用提供了新的理论方法。数值仿真结果与理论分析结论完全吻合。

分数阶双稳系统中的非周期振动共振

在受二进制非周期信号和周期方波信号激励的分数阶双稳系统中,研究了非周期振动共振问题,用于微弱非周期信号的检测和增强.当非周期信号脉宽较大时,系统为小参数,通过调节周期方波信号的幅值,能够实现非周期振动共振.当非周期信号脉宽较小时,分别通过变尺度法和二次采样法实现了非周期振动共振.使用变尺度法,得到的大参数等价系统能够匹配任意小的非周期信号脉宽,其中变尺度系数是该方法在使用过程中需要选择的关键参数.使用二次采样法,二次采样后得到的非周期信号具有较大的脉宽,能够匹配原先的小参数系统,其中二次采样频率比是该方法使用过程中的关键参数.这两种方法虽然实现非周期振动共振的物理过程不同,但能够达到相同的效果.系统阶数对振动共振产生影响,随着阶数的增大,发生最佳振动共振时所需要的辅助信号幅值变大,同时系统输出的最佳时间序列与输入非周期信号之间的相似性增强.

生物液膜振荡器中的振动共振

通过数值模拟的方法研究了生物液膜振荡器在高、低两种不同频率信号作用下的振动共振现象.结果表明:体系线性响应随高频信号振幅的变化发生了多重振动共振,且低频信号的频率越低,系统的多重振动共振强度越大.体系线性响应随高频信号频率的变化可以发生高频频率依赖的多重振动共振,体系对大振幅低频信号的放大程度要比小振幅低频信号大;低频信号频率越低,系统的高频频率依赖的多重振动共振强度越大.通过负反馈机制可以有效调节体系多重振动共振峰的个数和高频频率依赖的多重振动共振的强度.当低频信号的频率等于高频信号的频率时,体系可以发生类频率共振强化的振动共振.

端振动共振腔与混浊──(Ⅰ)射线模型

在射线近似下，单壁振动一维共振腔的相位变化数值模拟表明：当参数MN大于一定阈值时，相位变化呈混沌行为。文中还讨论了阈值同共振腔最低阶共振频率与壁振动频率之比的关系。

驱动两能级系统中的振动共振

考虑了一个两能级系统在高频驱动力作用下对一个低频驱动的隧穿响应,通过数值求解系统的动力学方程发现,当高频驱动力的幅度取某些特殊值时,隧穿响应将出现一系列离散的共振峰.在高频近似下得到了系统的有效动力学方程,从而分析得到了系统出现振动共振的条件,它很好地吻合了数值分析的结果.

二维映射神经元模型中的振动共振

在二维映射神经元模型中,同时施加高、低两种不同频率的刺激信号,以高频信号为调制信号,研究其对系统动力学特性的影响.仿真结果表明,通过调节高频信号的幅值为某一合适值,可以使得神经元膜电位对弱低频信号的线性响应达到最优,产生振动共振现象,从而证实了高频刺激信号能够帮助神经元探测和传导弱低频信号.另外,还研究了模型和信号参数对系统共振特性的影响.

自适应频移变尺度振动共振轴承故障诊断

针对广泛应用于水轮机、风电机组等设备中的滚动轴承存在早期故障难以检测的问题,提出了自适应频移变尺度振动共振轴承早期故障诊断方法。该方法利用高频周期激励促使滚动轴承振动信号中的噪声能量转向轴承故障特征频率,并自适应地频移变尺度轴承故障特征频率使其满足振动共振的小参数检测条件,最后通过参数优化最佳地检测出轴承早期故障。利用轴承实验数据验证了该方法的有效性,与最大相关峭度解卷积技术相比,所提方法的诊断结果具有一定的优势和工程应用价值。

时滞对耦合神经元网络振动共振的影响

神经系统的信息传导过程中广泛存在振动共振现象。本文以FitzHugh-Nagumo(FHN)神经元模型为对象,采用计算机模拟仿真的方法,研究不同化学突触耦合类型对耦合神经元振动共振的影响;因神经系统中的信息传输存在时滞,分析时滞对十三种模态的三个耦合神经元振动共振的影响;探究时滞对不同规模的耦合神经元网络振动共振的影响。研究发现,随着化学突触的衰减时间常数由慢变快,其对低频信号的响应呈现出一定的规律;时滞下十三种模态的耦合神经元振动共振可以归纳为两类情况;不同的网络规模对时滞下耦合神经元网络的影响规律基本相同。

新型反共振振动筛的动力学分析与改进设计

振动筛在选煤厂中主要用于筛分及选后产品的脱水与脱介,振动筛在工作时要妥善处理好其带给地基的动负荷问题,使用普通一、二次隔振振动筛隔振效果仍有改进的空间。反共振技术在选煤厂中主要应用于离心脱水机。当反共振技术应用于振动筛时,可以实现筛分、选煤厂选后产品脱水脱介的目的,可以大幅减少工作时所需激振力、给地基带来的冲击负荷以及噪音,在达到工作目的的同时还可以节能降耗。改进设计时通过分析反共振振动筛的力学模型,结合上、下两个质体的振动特点列出整个系统的运动微分方程,未忽略阻尼的模态动力学计算分析较为复杂,计算中可采用复数法对振幅、频率进行求解。整机的优化设计相较于初步设计除外观的改变外,对上、下质体的结构、材料分别进行优化,对不同位置的弹簧等关键零部件也进行了设计细化,从而使整机各项指标可达到工作要求。

二维格子神经元网络的振动共振和非线性振动共振

本文采用数值模拟的方法,在通过电突触耦合或化学突触耦合的二维格子神经元网络中,研究了Fitz Hugh-Nagumo神经元受到双频信号输入时神经元网络对低频信号的响应特性.结果表明:当固定受到双频输入信号的神经元在体系中所占的比例且Fitz Hugh-Nagumo神经元参数处于可激发区域时双频信号中的高频部分可诱导出动作电位产生,而且随着高频输入信号强度的增加,神经元网络对低频输入信号响应先增大后减小,出现了极大值,即发生了振动共振现象.另外本文还研究了神经元网络对低频输入信号的二次谐波的响应,同样发现了非线性振动共振现象,并且体系对低频信号的响应随着其频率ω的增加也产生共振现象,即发生了双共振现象.上述共振现象在以电突触耦合的二维格子神经元网络中和以化学突触耦合的二维格子神经元网络中都可以观察到.当固定双频输入信号中高频输入信号强度时,随着受到双频输入信号的神经元在体系中所占比例的变化,电突触耦合的二维格子神经元网络对低频输入信号的响应与化学突触耦合的二维格子神经元网络对低频输入信号的响应相比有很大的不同.

一类五次方振子系统的叉形分叉及振动共振研究

研究了一类具有分数阶导数阻尼的五次方振子系统中的叉形分叉及振动共振现象.基于快慢变量分离法,消去系统中的高频激励成分,得到关于慢变量的等效系统,根据等效系统中稳态平衡点的变化情况研究了系统的叉形分叉现象.结果表明:高频信号幅值的递增变化会引起亚临界叉形分叉,高频信号频率和分数阶导数阻尼阶数的递增变化都会引起超临界叉形分叉;振动共振和叉形分叉是关联的,当叉形分叉发生时,振动共振曲线会出现两个峰值,否则只会出现一个峰值.通过解析结果和数值模拟结果的对比,验证了解析分析的正确性.

基于振动共振的随机共振控制

分析了非线性双稳系统在高、低两种不同频率信号作用下的动力学特性,给出了高频信号参数与双稳系统输出信号的信噪比和功率谱放大率关系的解析表达式,提出了基于振动共振的随机共振控制方法.理论分析和数值仿真结果表明,通过调节高频信号的幅值或频率大小,能有效地控制双稳系统输出信号的信噪比和功率谱放大率.

双频信号驱动含分数阶内、外阻尼Dufng振子的振动共振

本文利用解析和数值的方法研究了由双频周期信号驱动含分数阶内、外阻尼的Dufng振子的振动共振现象,并讨论了分数阶阶数对上述现象的影响.研究发现:双频周期信号同时驱动的分数阶Dufng振子响应幅值增益Q可随着高频周期激励幅值的改变达到最大值,即出现了和整数阶非线性动力系统相似的振动共振现象,而相应的分数阶导数项则分别为系统提供了内、外两种阻尼力从而导致了系统有效势函数的改变,进而引发了比整数阶动力系统更为丰富的振动共振现象.

具有时滞反馈的非对称双稳系统中的振动共振研究

研究了具有时滞反馈的非对称双稳系统中的振动共振现象.在绝热近似条件下,应用快慢变量分离法得到系统响应振幅的解析表达式,分析了时滞参数和不对称参数对振动共振现象的影响.结果表明:在-平台上,可以诱导响应幅值的极大值以输入高频信号和低频信号的周期出现.不对称参数并不影响共振发生的位置,但是能够增强响应幅值.在-(为高频信号振幅)平台上,共振发生的位置VR随着呈现两种不同的周期关系,且周期分别为输入高频信号和低频信号的周期.在-Ω(Ω高频信号频率)平台上,随着时滞参数的增大,当较小时,在Ω的小值区间内,呈现出多重共振现象,在Ω的大值区间,趋于定值.

线性时滞反馈引起的周期性振动共振分析

研究了高频信号和微弱低频信号同时激励下线性时滞反馈对过阻尼双稳系统和Duffing振子系统中振动共振现象的影响.解析分析和数值结果都表明,系统对低频信号的响应幅值增益随时滞参数的变化同时呈现两种不同的周期性关系,其周期分别为输入的高频信号和低频信号的周期.数值结果还表明,对不存在经典振动共振现象的单稳Duffmg系统,通过调节时滞参数也可以引发振动共振现象.使用时滞反馈不仅可以有效地控制振动共振,还可以进一步增强系统对微弱低频信号的响应.

反共振振动机械的理论及应用

把机械网络中的反共振理论应用于振动利用工程，提出了三种新型反共振振动机械，从反共振角度阐明了它们的工作原理，并用机械阻抗方法分别对这三种振动机械进行了动态分析．针对反共振振动机共同存在的工作点不稳定问题，提出了用微机实现振幅定值控制的解决办法．

钙离子体系的振动双共振控制

研究了钙离子振荡体系在高、低两种不同频率信号作用下所产生的振动双共振(VBR)及其控制方法.结果表明:系统对低频信号响应的幅值随高频信号振幅的变化产生了振动双共振现象,并且低频信号的频率越低,振幅越大,系统通过振动双共振对微弱低频信号的放大倍数越大.体系离霍普夫(Hopf)分岔点的距离越近(控制参数域值越小),体系发生振动双共振所需要的最大高频信号幅值越往大的方向漂移,同时体系振动双共振的强度越小.细胞内钙波形成过程中的反馈机制对体系振动双共振的增强和减弱起着重要的作用,即正反馈机制对体系振动双共振强度起增强的作用,而负反馈机制却起减弱的作用.另外,体系中引入噪音所产生的随机共振不仅削弱振动双共振的强度而且还影响振动峰的个数,也发现存在极限噪音强度使体系产生不同的振荡行为,极限噪音强度之下,体系产生VBR现象,而极限噪音强度之上,体系则发生单峰振荡共振现象.

大型原点反共振振动筛的初步设计

针对传统大型振动筛筛箱侧帮易断裂,参振质量大,隔振效果差等问题,提出了将反共振理论用于振动筛的设计理念,建立了反共振振动筛的力学模型,并进行动力学分析,得到筛箱和下质体稳态时的响应振幅,通过绘制双质体系统的幅频特性曲线得到反共振振动筛的激振频率。利用Solidworks软件对反共振振动筛进行三维建模,完成了大型原点反共振振动筛的初步设计。结果表明:可调激振器位置的斜面设计使激振力通过上质体质心,保证了筛箱的正常工作。由圆柱形螺旋弹簧组成的弹簧座连接上、下质体及地面,保证了系统所需弹性系数;通过应用PID控制技术监控上下质体振幅,并改变激振频率来稳定上、下质体振幅,实现原点反共振振动筛振幅的稳定性控制。