基于參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振的弱信號(hào)提取方法研究

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1、分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：＾ＵＤＣ：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文基于參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振的弱信號(hào)提取方法研究＇碩士研究生：張義指導(dǎo)教師：?jiǎn)啼摻淌冢崳妼W(xué)科、專(zhuān)業(yè)：水聲工程論文主審人：生雪莉教授哈爾濱工程大學(xué)２０１７年２月分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文基于參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振的弱信號(hào)提取方法研究碩士研究生：張義指導(dǎo)教師：?jiǎn)啼摻淌趯W(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：水聲工程所在單位：水聲工程學(xué)院論文提交日期：2017年12月論文答辯日期：2018年3月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfo

2、rtheDegreeofM.EngResearchonWeakSignalExtractionBasedonParameterAdjustmentStochasticResonanceCandidate:ZhangYiSupervisor:Prof.QiaoGangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:Dec,2017DateofOralExamination:Mar,2018University:Harbi

3、nEngineeringUniversity摘要隨機(jī)共振作為一種非線性信號(hào)處理方式，因?yàn)槠洫?dú)特的切入點(diǎn)，常作為弱信號(hào)提取手段。本文從雙穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振理論研究開(kāi)始，逐步對(duì)隨機(jī)共振理論作用方式，系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式，對(duì)不同形式信號(hào)的適應(yīng)能力進(jìn)行詳盡討論，并給出一個(gè)能夠在實(shí)際工程中使用的基于遺傳優(yōu)化的參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。雙穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振系統(tǒng)具有明顯地反直觀特點(diǎn)：系統(tǒng)輸出的信噪比隨噪聲增加先增加后降低。通過(guò)對(duì)勢(shì)函數(shù)的研究，闡述了勢(shì)函數(shù)和系統(tǒng)輸出分布形式的內(nèi)在聯(lián)系。通過(guò)與窄帶信號(hào)處理方法Notch濾波器對(duì)比，體現(xiàn)出隨機(jī)共振的優(yōu)秀提取能力。隨機(jī)共振要求信號(hào)頻率極低，本文給出在大頻率

4、參數(shù)情況下的系統(tǒng)調(diào)整方法以及級(jí)聯(lián)隨機(jī)共振系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)噪聲調(diào)諧方法和外加信號(hào)調(diào)節(jié)方法的分析，本文給出具有更強(qiáng)調(diào)節(jié)能力的參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振系統(tǒng)。通過(guò)理論分析以及仿真對(duì)比，量化了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)穩(wěn)態(tài)信噪比以及響應(yīng)速度的影響規(guī)律。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)自調(diào)節(jié)，盲尋優(yōu)，本文提出了基于遺傳優(yōu)化的參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振算法，提升系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的調(diào)參速度。在對(duì)不同形式信號(hào)的處理中，本文采用提升采樣率實(shí)現(xiàn)對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)的提取；采用改變系統(tǒng)形式到單穩(wěn)態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊信號(hào)的提取；采用隨機(jī)共振恢復(fù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多數(shù)形式信號(hào)的提取，擴(kuò)展了隨機(jī)共振的應(yīng)用領(lǐng)域。最終，給出了在實(shí)際應(yīng)用時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程以及實(shí)際數(shù)據(jù)的處

5、理效果。關(guān)鍵詞：雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振，遺傳優(yōu)化算法，隨機(jī)共振恢復(fù)系統(tǒng)AbstructAsanonlinearsignalprocessing,stochasticresonancecanbeappliedtoextractsignalbasedonitsstrongsensitivityforweaksignal.Thispaperbeginwiththetheoreticalresearchonbistablestochasticresonance,andgraduallydiscussthetheoryandsystemadjustmentofstocha

6、sticresonance,andtheadaptabilityofdifferentwaveforms.Finally,anewStochasticResonanceSystemcanbeusedinpracticalengineeringbasedonGeneticOptimizationParameterAdjustment.ThebistablesystemisdeterminedbyLonerge'sequationunderone-dimensionalnonlinearconditions.Ithastheobviousanti-intuitionist

7、iccharacteristicthattheoutputisslowlygettingbetterandthengraduallygettingworse.Theformofthebistablepotentialfunctiondirectlyaffectstheoutputeffect.Bystudyingthepotentialfunction,themeaningoftheoutputdistributionisfurtherclarified.ComparedwiththeNotchfilter,classicalsingle-frequ