[發明專利]一種隨機共振的耦合控制方法

無效

• 申請號: 200810059811.3
• 申請日: 2008-02-04
• 公開（公告）號: CN101236407A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 林敏;黃詠梅;方利民
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G05B11/32
• 分類號: G05B11/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及控制技術，特別地，涉及一種控制雙穩系統中的隨機共振效應的隨機共振耦合控制方法。

背景技術

隨機共振是以噪聲作為媒介引起微弱周期信號與非線性系統協同作用的非線性現象。它描述了在一定量的噪聲背景中，非線性系統對微弱的周期信號能產生強烈的輸出響應，存在著噪聲能量向信號能量轉移的機制。自1981年Benzi等提出隨機共振這一概念以來，人們對隨機共振的規律及其在自然科學各個領域的表現已經有了較為深入的研究。但這些研究更多地是從觀察的角度而不是從影響的角度來研究隨機共振，更重要的是作為自然科學研究的成果其最終目的，總是離不開成功的應用，而隨機共振的控制則是隨機共振應用的關鍵環節。隨機共振控制或控制隨機共振就是要通過控制手段而有目的地強化或者產生隨機共振，從而產生所需要的具有特定性質的輸出響應。控制隨機共振的一種最直接的方法是改變系統參數，使系統在給定的噪聲和信號作用下產生隨機共振或使其產生的共振效應更加強烈。然而，在實際應用中，輸入的周期信號和噪聲是給定的、其參數是不可改變的，而非線性系統的結構參數往往也是固定的，或者要改變其相關的勢壘高度或閾值是困難的或是不可能的，譬如神經細胞，集成電路等。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種隨機共振的耦合控制方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的，一種隨機共振的耦合控制方法，包括以下步驟：

1)將信號和噪聲引入一個固定參數雙穩系統，經該雙穩系統產生輸出信號；

2)將固定參數雙穩系統與另一參數可變雙穩系統作非線性耦合，經耦合作用后的輸出結合原信號與噪聲一起再次作用到原固定參數雙穩系統；

3)通過調節耦合項的可控制耦合系數與參數可變雙穩系統的系統參數，觀察固定參數雙穩系統的輸出情況，以確定其是否發生隨機共振或者所發生隨機共振的效應大小。

本發明的有益效果在于：

(1)通過調節耦合單元中的可控制參數——耦合系數γ，以及參數可變雙穩系統的系統參數a的值，改變耦合系統的勢函數結構。

(2)通過觀察被控雙穩系統的輸出信號的變化，確定該雙穩系統內是否有隨機共振發生，以及所發生的共振強度的大小。

(3)對信號、噪聲與雙穩系統間并不滿足隨機共振的匹配條件、雙穩系統輸出信號的信噪比和功率譜放大率都較小的情況下，采用耦合技術能有效地改變雙穩系統的輸出響應，通過調節可控制參數可使信號、噪聲與雙穩系統之間能協同作用而產生隨機共振。

(4)該方法擴大了隨機共振控制的可控制能力，并能極大地拓寬隨機共振的應用范圍，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為隨機共振的耦合控制原理框圖；

圖2為無耦合作用(γ＝0)下被控系統輸出信號的時域波形和相應的功率譜圖(A＝0.05，D＝0.18，ω＝0.02π，a₀＝0.1，b₀＝1，a＝1)；

圖3為耦合作用(γ＝-0.1)下被控系統輸出信號的時域波形和相應的功率譜圖(A＝0.05，D＝0.18，ω＝0.02π，a₀＝0.1，b₀＝1，a＝1)；

圖4為被控系統勢壘過高時，輸出x(t)只在單一勢阱內的波動情況示意圖；

圖5為被控系統勢壘過高時，經耦合控制后的耦合系統(γ＝0.35)兩個變量x(t)和y(t)的時域波形圖(A＝0.05，D＝0.18，ω＝0.02π，a₀＝0.5，b₀＝1，a＝1)；

圖6為被控系統輸出x(t)只在穩定點附近作小幅波動的波形圖；

圖7為a＝1、γ＝0.96時耦合系統兩個變量x(t)和y(t)的時間波形圖。

具體實施方式

本發明將耦合控制理論與隨機共振原理相結合，提出了基于耦合控制的雙穩系統隨機共振的控制方法。該方法包括以下步驟：

一、將信號和噪聲引入一個固定參數雙穩系統，經該雙穩系統產生輸出信號。