發(fā)布時(shí)間：2017-08-25 10:07

  本文關(guān)鍵詞：基于耦合混沌振子的微弱信號檢測方法研究

  更多相關(guān)文章： 混沌理論 非線性耦合系統(tǒng) 信號檢測 故障診斷

【摘要】：在現(xiàn)代信息技術(shù)處理領(lǐng)域,微弱信號檢測技術(shù)雖然在某些方面取得了一定的進(jìn)展,但是在工程中仍然是一個(gè)很難突破的問題。微弱信號檢測已經(jīng)廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域:通信雷達(dá)、物理、生物醫(yī)學(xué)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷等。在強(qiáng)噪聲背景下,一般傳統(tǒng)線性濾波的方法會失效,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,基于混沌理論和信號處理相結(jié)合的方法,使得微弱信號檢測技術(shù)得到跨越式發(fā)展�；煦缦到y(tǒng)檢測方法利用對初值的敏感性依賴性和對噪聲的免疫力實(shí)現(xiàn)對微弱周期信號的檢測,相比傳統(tǒng)方法,很大程度上降低了檢測門限,提高檢測精度。本文正是利用混沌系統(tǒng)的這種優(yōu)越性來實(shí)現(xiàn)微弱故障信號的檢測。論文首先介紹了混沌的定義、本質(zhì)和特點(diǎn)以及判斷混沌的原理方法,簡單分析了幾種常用的混沌模型:Duffing振子系統(tǒng)、Van der pol振子系統(tǒng)、Lorenz混沌系統(tǒng)和Logistic系統(tǒng)模型,為微弱信號檢測提供了理論依據(jù)。然后針對傳統(tǒng)方法在低信噪比下檢測不理想的問題,提出將Duffing振子和Van der pol振子兩種不同的混沌振子進(jìn)行耦合的方法,建立非線性耦合系統(tǒng)模型,并進(jìn)行了動力學(xué)行為分析,展現(xiàn)出比傳統(tǒng)方法更好的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。通過對檢測系統(tǒng)方程進(jìn)行時(shí)間尺度的變換,適應(yīng)不同頻率的信號,實(shí)現(xiàn)了對任意未知頻率周期信號的檢測,也對色噪聲下微弱信號進(jìn)行了檢測。其次又提出了將兩個(gè)完全相同的Duffing振子進(jìn)行耦合實(shí)現(xiàn)同步的方法,建立微弱信號檢測耦合系統(tǒng),與以往單Duffing振子系統(tǒng)相比具有更強(qiáng)的魯棒性,而且還分析微弱脈沖信號,取得了較好的效果。最后進(jìn)行了滾動軸承早期故障診斷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),通過將采集的故障信號輸入到雙耦合Duffing振子系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,通過相軌跡的變化情況,此耦合系統(tǒng)能夠在一定條件下檢測出微弱的故障信號。因此混沌檢測系統(tǒng)在早期故障診斷中具有很好的研究價(jià)值和發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】：混沌理論 非線性耦合系統(tǒng) 信號檢測 故障診斷
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN911.23;O415.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 課題研究的應(yīng)用背景與意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析10-13
• 1.2.1 混沌理論國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 微弱信號檢測技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 混沌理論在滾動軸承故障診斷的應(yīng)用進(jìn)展13
• 1.3 研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)13-16
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容13-15
• 1.3.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)15-16
• 第二章 混沌學(xué)基本理論與混沌模型16-29
• 2.1 混沌的基本理論16-21
• 2.1.1 混沌的基本概念16-17
• 2.1.2 混沌的基本性質(zhì)17-19
• 2.1.3 研究混沌的方法19-21
• 2.2 典型的混沌動力學(xué)模型21-28
• 2.2.1 Duffing振子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及分析21-24
• 2.2.2 Van der pol混沌振子模型及分析24-26
• 2.2.3 Lorenz數(shù)學(xué)模型及分析26-27
• 2.2.4 Logistic數(shù)學(xué)模型及分析27-28
• 2.3 總結(jié)28-29
• 第三章 基于耦合Duffing振子和Van der pol振子微弱信號檢測29-47
• 3.1 耦合系統(tǒng)的動力學(xué)行為分析29-39
• 3.1.1 非線性耦合系統(tǒng)模型的建立29-30
• 3.1.2 耦合系數(shù)k對非線性系統(tǒng)的影響30-32
• 3.1.3 非線性耦合系統(tǒng)的動力學(xué)行為現(xiàn)象32-34
• 3.1.4 非線性耦合系統(tǒng)的敏感性分析34-37
• 3.1.5 噪聲對非線性耦合系統(tǒng)的影響37-39
• 3.2 微弱信號檢測仿真實(shí)驗(yàn)39-46
• 3.2.1 微弱正弦信號檢測39-42
• 3.2.2 對未知頻率周期信號檢測42-43
• 3.2.3 色噪聲下的微弱正弦信號檢測43-46
• 3.3 總結(jié)46-47
• 第四章 基于耦合Duffing振子的微弱故障信號檢測47-61
• 4.1 雙耦合Duffing振子動力學(xué)行為分析47-49
• 4.1.1 雙耦合Duffing振子模型的建立47-48
• 4.1.2 耦合系數(shù)與動力學(xué)行為的關(guān)系48
• 4.1.3 雙耦合Duffing振子的分岔圖分析48-49
• 4.2 雙耦合Duffing振子微弱信號檢測49-52
• 4.2.1 檢測原理49
• 4.2.2 建立Simulink仿真模型49-50
• 4.2.3 初相位對臨界閾值的影響50-52
• 4.3 雙耦合Duffing振子對微弱正弦信號檢測52-56
• 4.3.1 相位對幅值檢測的影響分析54-55
• 4.3.2 與Duffing振子比較55-56
• 4.4 微弱脈沖信號的檢測56-59
• 4.5 軸承的早期故障診斷59-60
• 4.6 總結(jié)60-61
• 第五章 滾動軸承早期故障診斷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)61-72
• 5.1 故障模擬振動試驗(yàn)臺61-62
• 5.2 滾動軸承的早期故障62-65
• 5.3 傳感設(shè)備與信號采集65-68
• 5.4 滾動軸承早期故障診斷68-71
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析69-71
• 5.5 總結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考 文獻(xiàn)74-80
• 致謝80-81
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81

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