基于变尺度杜芬阵列的超声非线性输出信号检测

针对超声非线性输出信号中二次谐波信号比较弱且是经过复杂传播的非线性时间序列,利用变尺度杜芬阵列对超声非线性输出信号进行检测评估材料的疲劳损伤。首先对杜芬振子进行频率变换、分析初始相位对检测结果的影响,构建检测实际工程信号的杜芬阵列模型,并对超声非线性输出信号进行变尺度变换,使杜芬阵列与超声非线性输出信号相匹配。当处理信号输入杜芬阵列模型时,第二个杜芬振子相轨迹由混沌状态过渡至大尺度周期状态,微弱二次谐波信号可以被有效地检测出来。根据杜芬振子总驱动力幅值和响应信号幅值之间的对应关系对二次谐波信号幅值进行有效估算。最后,探究随机噪声对检测模型的影响,当待测信号含有噪声时,杜芬振子相图仍变为大尺度周期状态,随着信噪比降低,相轨迹越来越粗糙,且稳定性变差。以上分析表明,利用构建的杜芬阵列模型能够有效检测超声非线性输出信号的二次谐波,对材料的疲劳损伤状态进行有效评估。

基于PCA-杜芬方程的隧道围岩状态突变风险分析

为提高隧道围岩状态突变风险的评估能力和优化隧道施工措施,首先,结合某在建隧道工程实际,运用主成分分析(PCA)法对其围岩状态影响因素进行筛选,找出累计贡献率较大的3个影响因素(围岩状态、施工工法、支护情况);其次,将这3个影响因素指标作为参数,代入杜芬方程,并通过加入阻尼系数的方式,对隧道围岩状态突变风险进行仿真;最后,基于仿真结果分析,找出该隧道的围岩位移风险并提出相应措施。研究结果表明:通过在杜芬方程中增加含阻尼及含幅值调节反馈控制函数,找出了围岩突变的内因,并针对该项工程提出了具体控制措施,即施工至含水地带时的支护强度需增加28.6%,施工对围岩造成的扰动需降低18.2%,以期达到防止施工过程中围岩状态突变的效果。

杜芬振子在故障诊断中的应用

杜芬振子在故障诊断中的应用主要是进行故障特征的微弱正弦信号检测。杜芬振子具有对噪声强免疫能力,根据相位图的变化可判断是否存在待检测的微弱故障特征信号,如果需要检测多个特征信号,可以设定杜芬阵列。目前对于故障信号幅值大小的确定还在定性检测水平。同时在故障诊断中还可以进行杜芬振子逆向检测。

杜芬振子阵列实现弱正弦信号频率检测

杜芬振子从混沌到间歇性混沌的相变对与参考信号频差较小的周期小信号具有敏感性,而对白噪声和与参考信号频差较大的周期干扰信号具有免疫力。通过实验仿真,得出单个杜芬振子的信号检测范围。提出利用杜芬振子阵列检测微弱正弦信号的模型,实现微弱正弦信号的频率检测。

混沌态杜芬振子与弱正弦信号参量估计

建立了一个对微弱正弦信号参量变化极其敏感的动力学系统。首先对多参量简化杜芬方程进行了改进,采用梅尔尼科夫过程函数讨论了方程的解和微分流形的演化情况;分析了非高斯色噪声对杜芬振子混沌运动行为的影响;进而提出了一种新的非高斯色噪声背景下正弦信号参量估计方法。理论分析和仿真实验都表明,此杜芬振子混沌状态下对任何零均值噪声具有免疫力,对正弦信号参量变化极为敏感。

变相位周期策动力杜芬振子弱信号检测方法

杜芬振子能有效检测出淹没在噪声中的正弦信号,并且对噪声具有免疫力,但是随着信号信噪比进一步降低,传统混沌检测方法的漏报概率快速增加直至无法检测出被噪声完全淹没的信号。针对此问题,提出了一种变相位周期策动力杜芬振子弱信号检测方法,该方法利用了杜芬振子的初值敏感性,通过改变系统内置周期策动力的初始相位对接收的信号进行并行检测以降低检测的漏报机率,进而降低了信号检测的错误率,使杜芬振子能在更低信噪比下进行信号检测。仿真实验表明,相同参数条件下文中方法可以保持传统理论对噪声的可靠免疫,并且在检测错误率为零时,新方法可以将混沌理论的检测信噪比降低约10 d B。

基于杜芬混沌振子的磁致伸缩导波信号识别

在无损检测中,磁致伸缩导波技术已得到普遍应用。由于导波在波导中传播时会发生频散,使得信号能量在空间中散播,增加了检测小缺陷的难度。根据导波信号检测的特点,从系统输入输出特性出发,提出了基于杜芬混沌振子的导波信号识别方法。在考虑电磁脉冲的影响下,把钢绞线实验导波信号输入杜芬混沌系统,发现可以通过系统由大尺度周期状态到混沌状态的改变来辨识出小缺陷信号,为提高导波检测精度提供了一种方法。

杜芬方程的1/3纯亚谐解及其过渡过程

通过谐波平衡法和数值积分法研究了杜芬方程的 1/ 3纯亚谐解· 对参数变化的过渡过程的敏感性和扰动初始值的过渡过程进行了研究· 同时 。

杜芬振子检测弱信号的时频积数值分析

杜芬振子能有效检测出淹没在噪声中的周期信号,并且对噪声具有免疫力,驱动信号数据长度对于提高振子检测性能具有重要意义。现有文献使用较长的待测信号驱动杜芬振子,需要进行大量的运算。针对此问题,研究了杜芬振子能检测的最短信号以及不降低检测性能同时计算量小最佳信号长度。研究发现,杜芬振子能检测的最短信号及最佳信号长度与待测信号的时频积有关,本方法采用待测信号时域长度与角频率的乘积即时频积(TF)为衡量指标,并以此鉴定杜芬振子的检测性能:最短信号在37 rad<TF<38 rad时取得,最佳信号长度在260 rad<TF<280 rad时取得。

杜芬方程的1/3纯亚谐解及过渡过程的分形特征研究

通过谐波平衡法和数值积分法研究了杜芬方程的1/3纯亚谐解.提出假设解,找出了亚谐频域,并对参数变化的过渡过程的敏感性和初始值扰动的过渡过程进行了研究.考察了亚谐响应幅值系数对阻尼的敏感性及亚谐振动谐波成分的渐近稳态性.此外,运用广义分形理论对杜芬方程纯亚谐解过渡过程进行了分析.分析表明,广义维数的敏感维数能清楚地描述杜芬方程纯亚谐解过渡过程特征;并对改变初始扰动、阻尼系数、激励幅值情况下,其两个不同频域的杜芬方程纯亚谐解过渡过程的不同分形特性显现出敏感性.

基于信号预处理的杜芬振子弱信号检测方法

杜芬振子对周期信号极其敏感,对噪声具有较强免疫力,被研究用于强噪声背景下弱周期信号的检测及其各项参数的测量。为进一步提高杜芬振子检测含噪信号的性能,本文提出了先对待测信号预处理再送入杜芬振子的弱信号检测算法,并在理论上进行了证明。该方法先将待测信号分割、叠加、延拓再送入杜芬振子进行检测,仿真表明该方法在将信号分割成多段、叠加、延拓时可获得较大的信噪比增益,其中分割数目为3时,检测信噪比下限降低约为2dB,分割数目为5时,检测信噪比下限降低约为3dB。

杜芬方程的仿真分析及混沌控制

为实现对系统的有效控制,针对杜芬方程在特定参数设置下所出现的混沌现象及其特性,提出了基于参数微扰和变量反馈的控制方法,这种方法能对混沌系统进行有效的控制,通过调节反馈系数k,就能得到新的运动轨迹.理论分析和系统仿真结果均表明该控制方法的可行性,得出了混沌特性被抑制或最终得到周期解的效果.

谐和激励下强非线性杜芬-范德波振子的响应

为了研究力学与电子系统中典型强非线性系统的性质,提出求解强非线性刚度的杜芬 范德波振子谐和激励下响应的平均法.基于系统的哈密顿作用量及相位差是慢变量而角变量是快变量原理,通过对角变量的平均推导出系统共振时作用量及相位差的平均方程,给出不同参数时系统稳态响应的频响曲线,经过数字模拟研究了系统锁相运动的稳定性,得到了确定稳定域的近似公式并讨论了该近似公式的适用范围.数值仿真结果表明, 用该平均法预测系统的稳态响应具有很高的精度,且该方法可适用于非常强的非线性系统.

一种基于三维杜芬系统的混沌参数调制方法

杜芬方程是一种重要的动力系统,针对该系统的混沌参数调制解调问题,1)在研究三维杜芬系统基础上,通过对常量参数进行控制建立了一种新的杜芬参数调制系统;2)依据系统混沌状态在2个中心点出现的概率,设计了解调数学表达式,该解调方法具有不需要收发系统同步即可实现数字信息解调的优点;3)给出了新的杜芬系统运行轨迹和解调仿真结果,结果表明该系统在保持混沌状态不变的情况下,仍能有效地实现数字信息的调制和解调。

一种新的杜芬系统数学模型

杜芬方程是一种重要的动力系统,针对该系统模型分解的问题,通过变量分解的方法建立了一种新的杜芬系统结构,新结构的杜芬系统能够提供更多的混沌运行信息,仿真结果给出了新的运行轨迹,该轨迹可以更加详细地描述杜芬系统的运行过程。

杜芬型滑移系统振动非线性评估

以叠加原理为判别准则,通过计算杜芬型滑移系统对双频简谐激励作用的动力响应,分析系统的振动非线性及其影响因素。结果表明,恢复力非线性与阻尼非线性存在相互作用机制,一定条件下摩擦阻尼的增加可以抑制恢复力非线性的发挥,系统整体振动的非线性并非两者效应的简单累加。外部激励的影响体现在其幅值和频率两个方面,双频激励强度均较大时会激发系统的振动非线性。

基于增量谐波平衡法的杜芬方程非线性区间多值自动求解算法

以典型的非线性振动系统杜芬方程为例,研究应用增量谐波平衡法自动求解非线性方程区间内多值的问题。在非线性区间内选择一个与幅频特性曲线趋向相似的谐波项系数作为主动变量,根据振幅的变化情况,自动选择不同谐波项系数,直到求出所有的值,所求出的值与四阶Runge-Kutta法的结果相比精确度相当,验证了算法的正确性。

杜芬方程形状同步控制及其在保密通信中的应用

从杜芬系统的混沌吸引子的形状出发,提出了形状同步的概念。基于平面曲线基本定理,利用杜芬系统的混沌吸引子的形状特征,设计了驱动响应形状同步控制器,实现了杜芬方程和响应系统完全形状同步。结合混沌掩盖方法,设计了基于杜芬方程的形状同步混沌保密通信方案。数值仿真结果进一步验证了同步方法的可行性和实用性。

杜芬振子检测模型非线性研究

杜芬振子可被用于微弱信号检测,杜芬振子检测模型决定了杜芬振子的非线性,进而决定了杜芬振子的检测性能,基于非线性系统分析方法对杜芬振子检测模型的结构和特性系统地进行了研究,得出了非线性项的最简形式。

杜芬振子的仿真分析

混沌系统对微弱信号具有极强的敏感性,同时对噪声具有极大的抑制能力,它的这种性质使得混沌系统具有可应用于小信号检测中的潜力。一个动态非线性系统有四种状态即定态、动态、周期振荡和混沌运动状态,当系统处在一个临界状态,系统参数的一个微小变化也可能引起系统状态的性质变化,即方程的解在相空间的轨迹将发生变化。以杜芬方程作为研究系统,利用MATLAB软件对方程分析、模拟。在临界状态下,系统加入与外力频率相近的单频被测信号,其根轨迹及相平面将发生变化,从而检测出小信号的存在。