|
|
大参数周期信号随机共振解析 |
杨定新,胡政,杨拥民 |
国防科学技术大学机电工程与自动化学院, 长沙 410073 |
The analysis of stochastic resonance of periodic signal with large parameters |
Yang Ding-Xin,Hu Zheng,Yang Yong-Min |
College of Mechatronics Engineering and Automation, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China |
|
摘要: 通过调节双稳系统参数实现大参数频率范围内周期信号的随机共振, 在工程上具有重要意义. 推导了双稳系统参数的归一化变换, 利用归一化变换原理对大参数周期信号的随机共振进行了数值仿真, 阐明该原理适用于任意频率周期信号. 对大参数随机共振用电路模拟进行了实验验证, 揭示了通过调节双稳系统参数可以实现大参数频率范围内的随机共振. 分析了二次采样实现大参数周期信号随机共振的机理, 通过数值仿真与参数归一化变换方法进行了比较. 仿真结果表明, 在输入信号幅度变化的情况下, 二次采样方法易出现发散现象, 而归一化变换具有更好的稳定性与适应性.
关键词:
双稳系统
大参数随机共振
弱周期信号检测
数值仿真
|
|
Abstract: It is of significance in engineering to achieve stochastic resonance of periodic signal with large frequency by turning the parameters of a bistable system. The normalization transform of bistable system parameter is deduced. Stochastic resonance of periodic signal with large parameters is exhibited by numerical simulation based on the proposed normalization transform, by which an arbitrary high frequency periodic signal can be processed. Analog circuit is used to verify the stochastic resonance happening in the bistable system with large parameters. The mechanism of realizing a periodic signal with large parameters by twice sampling stochastic resonance is analyzed, which is compared with normalization transform method through numerical simulation. The simulation results show that the numerical solution of twice sampling stochastic resonance is prone to being unstable with the variation of mixed input signal amplitude, while the normalization transform method possesses more stability and adaptability.
Keywords:
bistable system
stochastic resonance with large parameters
detection of weak periodic signal
numerical simulation
|
收稿日期: 2011-07-04
|
PACS: |
05.40.-a
|
(Fluctuation phenomena, random processes, noise, and Brownian motion)
|
|
02.60.Cb
|
(Numerical simulation; solution of equations)
|
|
基金: 国家自然科学基金(批准号: 50905184)资助的课题. |
References
[1] | Benzi R, Sutera A, Vulpiana A 1981 Physica A 14 L453
|
[2] | Benzi R, Parisi G, Sutera A, Vulpiana A 1982 Tellus 34 11
|
[3] | Bulsara A R, Gammaitoni L 1996 Phys. Today 49 39
|
[4] | Chen H, Varshney P K 2008 IEEE Trans. Signal Process. 56 5031
|
[5] | Liu Z Q, Zhang H M, Li Y Y, Hua C C, Gu H G 2010 Physica A 389 2642
|
[6] | Sasaki H, Sakane S, Saito H, Todorokihara M, Aoki R 2010 J. Physiol. Sci. 60 138
|
[7] | Zhang H Q, Xu W, Sun C Y, Xu Y 2011 Int. J. Mod. Phys. B 25 1775
|
[8] | Lin M, Huang Y M, Fang L M 2008 Acta Phys. Sin. 57 2041 (in Chinese) [林敏, 黄咏梅, 方利民 2008 物理学报 57 2041]
|
[9] | Leng Y G, Wang T Y 2003 Acta Phys. Sin. 52 2432 (in Chinese) [冷永刚, 王太勇 2003 物理学报 52 2432]
|
[10] | Leng Y G, Wang T Y, Qin X D, Li R X, Guo Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 717 (in Chinese) [冷永刚, 王太勇, 秦旭达, 李瑞欣, 郭焱 2004 物理学报 53 717]
|
[11] | Leng Y G, Leng Y S, Wang T Y, Guo Y 2006 J. Sound Vib. 292 788
|
[12] | Leng Y G, Wang T Y, Guo Y, Wu Z Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 30 (in Chinese) [冷永刚, 王太勇, 郭焱, 吴振勇 2007 物理学报 56 30]
|
[13] | Leng Y G 2009 Acta Phys. Sin. 58 5196 (in Chinese) [冷永刚 2009 物理学报 58 5196]
|
[14] | Zhu G Q, Ding K, Zhang Y, Zhao Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 3001 (in Chinese) [朱光起, 丁珂, 张宇, 赵远 2010 物理学报 59 3001]
|
[15] | Chen M, Hu N Q, Qin G J, An M C 2009 Chin. J. Mech. Eng. 45 131 (in Chinese) [陈敏, 胡茑庆, 秦国军, 安茂春 2009 机械工程学报 45 131]
|
[1]
|
张文明, 李雪, 刘爽, 李雅倩, 王博华. 一类非线性相对转动系统的混沌运动及多时滞反馈控制[J]. 物理学报, 2013, 62(9): 094502.
|
[2]
|
张晋新, 郭红霞, 郭旗, 文林, 崔江维, 席善斌, 王信, 邓伟. 重离子导致的锗硅异质结双极晶体管单粒子效应电荷收集三维数值模拟[J]. 物理学报, 2013, 62(4): 048501.
|
[3]
|
张华, 吴建军, 张代贤, 张锐, 何振. 用于脉冲等离子体推力器烧蚀过程仿真的新型机电模型[J]. 物理学报, 2013, 62(21): 210202.
|
[4]
|
毕津顺, 刘刚, 罗家俊, 韩郑生. 22 nm工艺超薄体全耗尽绝缘体上硅晶体管单粒子瞬态效应研究[J]. 物理学报, 2013, 62(20): 208501.
|
[5]
|
靳晓琴, 许勇, 张慧清. 非高斯噪声驱动下一维双稳系统的逻辑操作[J]. 物理学报, 2013, 62(19): 190510.
|
[6]
|
张银, 陈明阳, 周骏, 张永康. 微结构芯大模场平顶光纤及其传输特性分析[J]. 物理学报, 2013, 62(17): 174211.
|
[7]
|
邱流潮. 基于不可压缩光滑粒子动力学的黏性液滴变形过程仿真[J]. 物理学报, 2013, 62(12): 124702.
|
[8]
|
林敏, 黄咏梅 . 双稳系统随机共振的能量输入机理 [J]. 物理学报, 2012, 61(22): 220205.
|
[9]
|
谢子健, 胡作启, 王宇辉, 赵旭. 相变存储单元RESET多值存储过程的数值仿真研究[J]. 物理学报, 2012, 61(10): 100201.
|
[10]
|
高仕龙, 钟苏川, 韦鹍, 马洪. 过阻尼分数阶Langevin方程及其随机共振[J]. 物理学报, 2012, 61(10): 100502.
|
[11]
|
杨建华, 刘先斌. 线性时滞反馈引起的周期性振动共振分析[J]. 物理学报, 2012, 61(1): 010505.
|
[12]
|
林敏, 张美丽, 黄咏梅. 双稳系统的随机能量共振和作功效率[J]. 物理学报, 2011, 60(8): 080509.
|
[13]
|
王发强, 马西奎. 电感电流连续模式下Boost变换器的分数阶建模与仿真分析[J]. 物理学报, 2011, 60(7): 070506.
|
[14]
|
王兵, 吴秀清. 双色噪声驱动光学双稳系统的弛豫时间研究[J]. 物理学报, 2011, 60(7): 074214.
|
[15]
|
孙棣华, 田川. 考虑驾驶员预估效应的交通流格子模型与数值仿真[J]. 物理学报, 2011, 60(6): 068901.
|
|
|
|