过阻尼非线性系统抑制大频率噪声机理及其弱信号检测研究

文章应用四阶Runge-Kutta算法对非线性Langevin方程进行分析,研究过阻尼非线性双稳态系统抑制噪声效应机理和大频率弱信号通过非线性双稳态系统的输出特性.数值计算结果表明,在选择适当系统参数的条件下,过阻尼非线性双稳态系统对伴随大频率弱信号的噪声具有强烈的抑制作用,使得输出信号的信噪比明显提高.将该系统用于强噪声背景下的弱信号检测,达到了识别大频率弱信号的目的,具有较高的应用价值.

双稳态屈曲梁的非线性跳跃特性研究

基于广义变分原理,借助半纯函数公式解析地给出了预压屈曲梁双稳态跳跃过程中横向力与位移之间的非线性关系式.考虑轴向弹性伸缩对梁长约束的影响,利用假设屈曲模态法分析了跳跃临界力、轴向压力及屈曲模态之间的非线性耦合关系,并给出了双稳态梁发生二次分叉屈曲跳跃临界力与拱高的关系曲线,仿真计算与试验结果一致.

LM算法在二阶过阻尼系统参数估计中的应用

针对二阶过阻尼系统传递函数的参数辨识问题,提出一种根据二阶过阻尼系统阶跃响应估计系统传递函数未知参数的新方法。该方法首先求解出二阶过阻尼系统的阶跃响应表达式,然后定义模型输出与观测数据的差值作为代价函数,将参数估计问题转换为非线性最小二乘问题。通过采用Levenberg-Marquarat算法极小化代价函数,估计出系统未知参数。为确定参数估计的初值,给出采用两点法的参数初值估计方法。仿真结果表明,在含有观测噪声的情况下,提出的方法能有效解决过阻尼二阶系统未知参数的估计问题。

可调永磁双稳态非线性能量阱及应用研究

为了实现对主系统的宽频振动抑制,研发了一种可调的双稳态非线性能量阱(BNES)。介绍了BNES的结构和工作原理;其次分析了BNES的刚度构成以及其非线性动力学特性,并建立了悬臂梁-BNES系统动力学微分方程;采用数值方法探究了不同磁铁间距时的BNES对悬臂梁瞬态时域振动抑制效果和稳态频域的宽频抑振能力;对两组不同的悬臂梁系统进行了实验,验证了不同磁铁间距时的双稳态非线性能量阱的宽频振动抑制能力。研究结果表明,该BNES对悬臂梁的瞬态时域响应和稳态频域响应都有很好的振动抑制能力。

一类光学非线性动力学系统的稳态、动态特性与不稳性

本文研究激子类光学非线性材料的动力学行为及不稳定性,包括双稳态和动态响应,失稳条件分析、自脉动以至混沌,给出了一些有意义的结果。 根据全量子理论,把半导体激子型光学非线性材料看作非均匀加宽的二能级系统,可得到一组动力学方程(M.L.Steys—Ross等,1983),能够描述某种光双稳特性。我们曾指出。

光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真

为简化数值求解光纤布拉格光栅的非线性耦合模方程组,避免冲击响应带来数值仿真结果失真,设计了基于半隐式龙格-库塔法及简单迭代的单步系统。与其他方法和实验结果进行对比,验证了该方法的可行性。在相同精度要求下,该方法能够极大地减小计算工作量,实现简单且能够避免数值计算发散。利用该方法建立了光纤布拉格光栅静态和动态情况下统一的数值仿真模型,并设计了仿真中所采用的平滑技术。数值研究了连续波和脉冲输入情况下光纤布拉格光栅的非线性传输特性,静态结果显示相移光栅的开关阈值功率比均匀光栅的低。在动态情况下,对比不同峰值功率脉冲的输出时域特征显示,通过光纤光栅可实现非线性全光调谐延迟。

光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值研究

回顾了光纤布拉格光栅非线性耦合模方程的数值求解方法,分析了基于隐式龙格-库塔方法的预报校正系统的特点。为实现简捷、高效、高阶精度的光纤布拉格光栅非线性耦合模方程的数值仿真,设计了基于连分式修正法的预报-校正系统并与基本方法进行了对比。采用该方法可以极大地加长光栅的分段长度以节约计算时间,同时也不存在仿真过程中因计算方法产生的不收敛现象,误差对比分析表明该方法能够准确地模拟光栅的非线性传输特性。为解决静态和动态情况下仿真方法不统一并避免数值计算引起的冲击响应,根据光栅中光波传输的物理过程建立了静态和动态情况下统一的数值仿真模型并研究了仿真中所采用的多种技术,利用这些技术能够有效地仿真连续波和脉冲输入情况下光纤布拉格光栅的非线性传输特性。

配比系数对Belousov-Zhabotinsky反应系统双稳态的调节

通过研究对氧和光灵敏的Belousov Zhabotinsky反应修正的Oregonator模型 ,确定由于溴化物流项Φ的引入 ,Oregonator模型存在与双稳态相对应的三个定态解 ,利用极值法确定B Z反应系统存在双稳态时配比系数的范围及双稳态所对应的左右两个端点 ;改变配比系数 ,研究配比系数不同时B Z反应系统双稳态存在情况和变化趋势 ;数值模拟作出双稳态图像并进行比较分析 .结果发现 ,当配比系数满足一定条件时 ,修正的Oregonator模型呈现双稳态现象 ,而且通过配比系数可以确定B Z反应系统的不同状态 ,体现了配比系数对B Z反应系统双稳态的调节作用 .

一种弹性支撑双稳态压电能量俘获系统的动力学仿真分析

为了揭示双稳态能量俘获系统的复杂动力学行为及现象,针对弹性支撑下具有双稳态的压电悬臂梁能量俘获系统的动力学行为进行研究。首先基于能引发双稳态现象的磁力模型,利用牛顿第二定律以及基尔霍夫第一定律建立了基础作简谐运动时系统的数学模型。其次根据无量纲化后的控制方程,利用罗斯-霍尔维茨判据分析了平衡点的静态分岔。最后,利用Matlab数值仿真得出压电悬臂梁位移以及输出电压随系统参数和激励参数的变化规律和分岔图。结果表明,系统的幅频特性呈现为硬特性,但压电悬臂梁的振幅随质量比及刚度比的变化却呈软特性,即在某些参数范围内,系统的简谐周期响应发生分岔并导致混沌运动,系统的运动既可以发生在零平衡点附近,也可以发生在非零平衡点附近,甚至是在不同的平衡点之间作大幅跃迁。因此,相同参数下,系统具有双稳态时比单稳态时具有更丰富的运动形式,可明显提高系统的电压输出和响应频带。研究结果可为工程实际中如何优化振动能量采集器提供理论依据。

BNES对转子系统扭转振动抑制的理论和试验研究

为了抑制转子系统的扭转振动,提出了一种双稳态非线性能量阱(bi-stable nonlinear energy sink,BNES).首先介绍了BNES的结构和工作原理,在此基础上建立了转子-BNES耦合系统的动力学方程.然后利用数值计算方法,对BNES在瞬态和稳态激励下的振动抑制能力进行了研究,并与相同转动惯量的线性动力吸振器(linear dynamic vibration absorber,LDVA)进行了对比.最后,搭建测试平台,试验验证了BNES对转子系统扭转振动抑制的能力.研究结果表明,该BNES对转子系统的瞬态响应以及稳态响应具有良好的振动抑制效果;在给定的参数下,BNES的振动抑制能力优于LDVA.

非线性光学 位相共轭、自聚焦等相关效应

O437 2005021105 声光双稳态系统的周期驱动混沌=Acousto-optic bistable system chaos anti-control via periodic signal drive[刊,中]／ 张涛(中国科技大学物理系.安徽,合肥(230026)),冯忠耀 …//光子学报.-2004,33(5)．-557-559 利用外周期信号对处于周期态的声光双稳态系统进 行驱动,在合适的驱动强度和频率下,系统可能从周期态 转换为李雅普诺夫指数意义下的混沌态。

非线性光学效应与应用

O437 96021072 双反馈光学双稳态=Optical bistability withdouble feedback process[刊,中]/叶红安,吕厚均,姜宗胜,李慧奇,姜作宏(黑龙江大学物理系。黑龙江,哈尔滨(150080)),葛春风(哈尔滨工业大学应用物理系。黑龙江,哈尔滨(150006)∥光学学报。—1995,15(6)。—665—668 提出了采用双反馈来提高光学双稳系统静态稳定度的方法。理论分析和实验均表明。

非线性光学效应与应用

O437 97010277Twyman-Green型电光双稳系统的非稳边界、混沌区窗口及输出振荡=Unstable boundaries,windows in chaotic domains and output oscillationin a Twyman-Green electro-opticalbistable system[刊,中]/郑植仁,张英,高锦岳(吉林大学物理系.吉林,长春(130023))

Muszynska模型第一类参数对转子系统双稳态响应的影响

为了抑制转子系统双稳态响应,提高转子系统运行的稳定性,利用含挤压油膜阻尼器的转子实验台,以Muszynska密封模型为基础,在忽略转子系统陀螺效应的情况下,推导建立了密封流体激振力作用下含挤压油膜阻尼器的单盘偏置转子-密封系统非线性动力学方程;并对方程进行数值计算分析。重点研究了Muszynska第一类参数对双稳态响应的影响,得到了其对双稳态响应的影响规律。仿真计算得到:密封半径间隙在较大的范围内变化时,转子系统双稳态响应区间变化最大不超过0.5%;密封长度、密封半径及密封压降在较大范围内变化时,转子系统双稳态响应区间变化均超过了5%。该分析结果为实验结果做出了预估,也为转子系统减振及优化改善转子密封系统提供了一定的理论依据。

非线性光学效应与应用

O437 95010336光学双稳态离散模型的动力学行为=The dynamicbehavior of a discrete model of opticalbistable system[刊,中]/杨援,戴建华,张洪钧(中科院北京物理所)//物理学报.—1994,43(5).—699—706对描写光学双稳系统的延时微分方程作了离散化处理,在N=1的情况下,得到一个二维迭代方程,研究结果表明:系统刚失稳时不是单模振荡,而是四模同时振荡。

基于双稳态随机共振的图像复原技术研究

传统的图像滤波复原技术一般通过滤除噪声来达到恢复图像的目的,但是对于受强噪声干扰的图像,噪声的消除很困难,而随机共振却具有利用噪声增强信号的特点,因此,提出了以非线性双稳态系统作为信号处理器,根据互信息熵调节参数使系统达到非周期随机共振状态,从而对受噪声污染的图像进行复原处理。实验结果表明,相比传统滤波复原方法,该方法的复原结果更加接近于原图,另外对于噪声强度的变化具有较好的鲁棒性。

双稳态自适应随机共振的强噪声图像复原研究

传统的图像滤波复原技术一般都是对图像中的噪声加以抑制或消除,但图像在强噪声污染时传统的方法消除噪声很困难。根据随机共振可以利用噪声增强弱信号的特性,提出了一种通过比较互信息熵,自适应调节参数使双稳态系统达到随机共振来复原含噪图像的方法。实验结果表明,在强噪声背景下与传统滤波复原方法相比,该方法复原信噪比更高,鲁棒性好,改善了图像复原的效果。

利用随机共振进行弱信号检测的Labview虚拟实验系统

基于 Labview 虚拟仪器开发系统,建立了利用随机共振检测弱信号的模拟仿真实验系统。通过适当的调节输入信号的振幅、噪声强度和系统参数,可以在模拟仿真实验系统中实时地观察到非线性双稳态系统中发生的随机共振现象,进而检测系统输入的淹没于强噪声背景中的弱信号.该模拟仿真实验系统还可以改造成为检测实际弱信号的探测系统。虚拟仿真实验结果表明基于 Labview 的随机共振检测弱信号模拟仿真实验系统具有形象直观、实时性强、参数调节简洁等特点。

二阶级联声光双稳态超浑沌的周期驱动控制

本文提出了对二阶级联声光双稳态超浑沌进行外周期激励 。

基于复合旋转光力系统的非线性光学特性研究

研究了由探测光和泵浦光同时驱动下的复合旋转光力系统中的非线性行为,如光学双稳态行为和四波混频(FWM)现象。通过操控光力腔旋转速率大小和方向能有效调控旋转诱导产生的Sagnac频移大小,进而能有效操控光学双稳态行为。进一步研究了该系统中的FWM现象,发现光力腔的旋转方向和旋转速率都会影响系统的FWM强度谱线,同时FWM强度减小或增大会加剧或抑制系统共振区域的模式分裂现象。此外,还探讨了外力对复合旋转光力系统中FWM现象的影响,发现:外力会破坏系统FWM强度谱的对称性,并且在同一旋转速率下,外力的增强会使得FWM强度显著增大;在同一外力下,旋转速率的增大会降低系统的FWM强度。