色关联的乘性与加性噪声驱动下的幂函数型单势阱系统的稳态特征

研究了色关联的乘性与加性噪声作用下幂函数型单势阱系统的稳态问题。首先利用一致有色噪声近似方法,推导得到稳态概率密度函数(仅以b=1为例),分析色关联的乘性与加性噪声对于稳态概率密度的影响,并通过势阱结构参数分析了势阱的结构对于稳态概率密度的影响。结果表明:参数b=1条件下的互相关强度、自相关时间以及势阱结构参数a,b都会诱导非平衡相变。

高斯噪声激励下分段线性双稳系统的稳态特性研究

研究了关联乘性和加性高斯白噪声激励下分段线性双稳系统的稳态特性。通过随机等价变换方法得到了该系统稳态概率密度函数的表达式,讨论了噪声关联性和噪声强度对系统稳态概率密度函数的影响,并通过数值计算发现该系统出现了一些新的随机现象。研究结果表明,乘性噪声强度、加性噪声强度、噪声互关联强度都能使稳态概率密度函数曲线峰的数目发生改变,这说明系统出现了相变现象,且两关联高斯白噪声对系统稳态概率密度具有相同的影响作用。

关联的乘性和加性驱动的三稳系统稳态分析

运用刘维方程和诺维科夫定理,研究乘性和加性高斯白噪声共同激励下一维三稳系统的稳态概率密度函数.结果表明,关联强度λ和乘性噪声强度P均能诱导相变的产生,而加性噪声强度Q不能诱导相变的产生.通过数值模拟稳态概率密度函数验证了所得结论的准确性.

弹性水击情况下随机非线性水轮机的概率分布控制

针对随机激励下基于弹性水击的非线性水轮机系统,提出了一种新的概率分布控制方法。该方法首先采用正交分解和反馈理论的方法建立一个水轮机系统的耗散哈密顿模型。然后,利用获得耗散不可积哈密顿系统精确平稳解的技术,设计一个基于概率分布的控制方法,从而可以得到水轮机系统输出的一个预先设定的稳态概率密度函数(SPDF)值。此外,系统的稳定性分析是通过李雅普诺夫函数方法来证明受控系统的转移概率密度收敛于预先设定的稳态概率密度函数值。最后,通过系统仿真表明所提出的控制策略能够达到预期的控制效果,即系统输出量的转移概率密度能够在较短的时间里逼近到预先设定的目标稳态概率密度函数。

随机地震激励作用下自复位结构的平稳响应

自复位结构是一种震后不需修复或仅需少量修复即可继续投入使用的新型抗震结构。目前有关自复位结构地震响应的研究多是在确定性激励下进行,鲜有涉及随机激励环境。假定地震动加速度过程为金井清过滤白噪声模型,研究了随机地震激励下单自由度自复位体系的平稳响应。应用广义谐波平衡技术分解旗帜形的恢复力,建立原系统的等效非线性随机系统。通过Stratonovich-Khasminskii极限定理作随机平均,得到关于幅值的近似一维扩散过程。建立并求解对应的FPK方程,得到关于幅值的稳态概率密度函数并进行参数分析。数值结果表明,能量耗散系数与屈服位移的减小能降低系统响应,同时,随着这两个参数的变化,系统会出现随机P分岔现象。通过蒙特卡罗数值模拟法验证了解析解的有效性。

色关联乘性和加性色噪声驱动的多稳态系统的稳态特性

研究了色关联乘性和加性色噪声作用下的三稳态系统的稳态问题.首先利用一致有色噪声近似方法,推导出稳态概率密度函数的表达式,然后分析了乘性噪声和加性噪声的强度以及关联性对稳态概率密度函数的影响,研究结果表明:加性噪声强度、加性噪声和乘性噪声的关联强度和关联时间可以诱导系统的非平衡相变.

含有摇摆装置的双层桥墩结构随机振动分析

基于一种下层含有摇摆装置的双层桥墩结构模型,建立了系统的随机动力学系统模型,其中随机激励选用高斯白噪声模型,自复位恢复力采用经典旗帜形模型。运用广义谐波平衡法将旗帜形滞回力近似分解为幅值依赖的等效拟线性弹性力和拟线性阻尼力,获得原系统的等效随机系统;采用标准随机平均法理论,将等效系统近似为关于幅值的平均伊藤随机微分方程,建立并求解与之对应的Fokker‑Planck‑Kolmogorov(FPK)方程获得系统的稳态响应。探讨系统参数,如能量耗散系数等对系统稳态响应的影响,并通过Monte Carlo数值模拟加以验证。另外,借助Laplace变换,得到等效系统的转换函数及条件功率谱密度,结合下层幅值的稳态概率密度,得到下层幅值响应的功率谱密度估计。

黏弹性系统随机响应分析

应用等效非线性化方法分析了高斯白噪声激励作用下强非线性黏弹性系统随机响应。首先,通过广义谐和变换,黏弹性作用力可近似等效为拟线性阻尼和拟线性刚度两部分,进而原系统简化为无黏弹性项的非线性随机系统。其次,选取一类具有待定参数的等效非线性系统类。该等效非线性系统类具有精确稳态解,且和简化后的非线性随机系统具有相同的特性。然后,根据简化系统和等效非线性系统类之差的均方值最小原则,最终确定等效非线性系统类中的待定参数。最后以该系统的精确稳态随机响应近似表示原系统的随机响应。本文所提方法得到的解析结果与蒙特卡洛模拟方法得到的结果符合较好,证实了该方法的正确性。

高斯色噪声激励下种群的动力学行为研究

种群资源的开发利用是学术界的一个经典问题,对于此问题的研究,人类不光要考虑短期的经济效益,更应该注重生物资源的开发与可持续利用。而对于生物进化来说,种群为基本单位,是生态系统中不可分割的重要一部分,种群的生长情况是一项反应种群生态平衡的重要指标。通过引入经典的种群模型,研究在色噪声诱导下种群的动力学行为,对充分开发利用和保护种群资源有着举足轻重的意义。本文研究了在高斯色噪声作用下一种单种群系统的随机动力学行为。首先,通过统一有色噪声近似(UCNA)得到了Fokker-Planck方程,并进一步得到了种群的稳态密度函数以及平均首次穿越时间。然后,我们模拟和讨论了不同变量对平稳概率分布(SPD)和首次穿越时间的影响。并得到了乘性噪声强度和种群增长率的共振激活现象。

Lévy稳定噪声激励下的Duffing-van der Pol振子的随机分岔

研究了Lévy稳定噪声激励下的双稳Duffing-van der Pol振子,利用Monte Carlo方法,得到了振幅的稳态概率密度函数.分析了Lévy稳定噪声的强度和稳定指数对概率密度函数的影响,通过稳态概率密度的性质变化,讨论了噪声振子的随机分岔现象,发现了不仅系统参数和噪声强度可以视为分岔参数,Lévy噪声的稳定指数α的改变也能诱导系统出现随机分岔现象.

高斯噪声和Lévy噪声激励下欠阻尼周期势系统的相变行为

在研究欠阻尼周期势系统时,同时引入乘性高斯白噪声和加性Lévy噪声,首先将二阶欠阻尼周期势系统等价改写为两个一阶随机微分方程,然后借助Janicki-Weron算法产生Lévy噪声序列,并通过数值算法进一步模拟出该系统的稳态概率密度函数(steady-state probability density function,SPD),最后对欠阻尼周期势系统的相变行为进行分析。研究发现系统参数、摩擦系数、稳定性指标、偏斜参数、乘性高斯白噪声强度和加性Lévy噪声强度均可以诱导系统产生相变现象。此外,系统参数和摩擦系数的增大有利于粒子处于稳定状态。