机械故障诊断中基于混沌振子的微弱周期信号检测及其电路实现

发布时间：2020-03-10 12:05

【摘要】：混沌现象普遍存在于自然界中，，近些年来，混沌理论以其独特的性能在各个领域得到了广泛的关注。基于混沌系统对周期小信号的敏感性及对噪声的免疫性，使得混沌系统能够在噪声背景下检测出微弱周期信号，从而奠定了混沌在信号检测领域的基础。本文就是在研究混沌理论的基础上进行的，得到了国家自然科学基金“机械故障诊断中基于非线性理论的微弱信号检测与处理技术研究”（编号50875070）的资助。 本文的主要内容如下： 第一章详细介绍了本课题的选题意义与背景，同时介绍了混沌理论的起源与发展及微弱信号检测的研究历史和现状，最后提出了本文研究和解决的主要问题。 第二章简要介绍了混沌的基本概念；然后介绍了几种典型的混沌模型及混沌运动的基本特征；另外介绍了几种混沌现象的研究方法，并对混沌的判据进行了分析。通过这些知识的介绍，对混沌理论有更清晰的认识，为下面章节涉及的利用混沌理论进行微弱信号检测奠定基础。 第三章详细介绍了应用混沌理论检测微弱信号原理。选用Duffing振子作为混沌模型，分析了其内部动力学特性。通过仿真和计算证明了此系统有着对微弱正弦信号敏感而对噪声免疫的特性；然后，对Duffing振子模型进行改进，使其能够适应强噪声背景下不同频率微弱正弦信号的检测；根据改进后的方程利用EWB中设计了仿真电路，在仿真成功的基础上制作了检测电路，并搭建了实验平台，分别用不同频率的正弦信号对系统进行了控制实验，并进行了噪声背景下微弱信号的检测，最后通过LabVIEW的扫频可实现周期谐波信号的检测。 第四章对典型Duffing方程进行改进，得到一个能够检测周期脉冲信号的混沌检测系统数学模型；然后根据数学模型构造了检测周期脉冲信号的混沌系统仿真模型，在理论上说明该系统可以检测强噪声背景下的微弱周期脉冲信号。目前还处在理论研究和仿真试验阶段，下一步将在电路中实现对周期脉冲信号的检测以应用于工程实际的中。
【图文】：

Logistic映射不动点对于不动点而言，其稳定性由不动点处映射y=f(x)的斜率

参数μ=3.8时的系统迭代图
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH165.3

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本文编号：2586052