如何使用Duffing混沌系统进行微弱振动信号的检测方法说明

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上传日期: 2020-01-16

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  在对运行机械振动信号检测及处理中,强噪声和微弱振动信号混叠在正常振动信号中,给振动系统的微弱信号检测与分析造成了困难。本文对强噪声背景下微弱振动信号检测及处理进行了研究。

  本文从常用的混沌系统进行研究,阐明了几种混沌系统模型的定义、本质和特性。以Duffing混沌系统为主要研究对象,分析了Duffing方程的基本形式以及Duffing混沌振子的混沌运动,阐述了基于相平面变化检测微弱信号的工作原理,利用Duffing混沌振子的初值敏感性和对噪声的强免疫力检测微弱信号。

  (1)建立了检测任意频率信号的Duffing混沌系统模型。研究了频差和相位差对Duffing混沌系统检测微弱信号的影响,对白噪声背景下Duffing混沌系统对正弦信号的检测结果进行分析。建立了检测任意频率信号的模型并应用到仿真实验中,利用该模型成功地检测出任意频率的信号。

  (2)提出了一种定量判断Duffing混沌系统状态的方法一△指数法。研究了Lyapunov指数的定义、本质及其特点,分析了求解Lyapunov指数的两种解析方法。在仿真实验中,将该方法与Lyapunov指数法对Duffing混沌系统状态判断的结果作比较,验证了该方法的准确性。

  (3)研究了一种检测任意频率和慢频变信号方法,给出实现该方法的流程图。首先,利用该方法检测正弦信号,表明该方法信号频率和幅值检测的正确性,然后应用该方法检测车架振动实验中的振动信号,与DH5935仪器的频谱分析结果进行比较,表明了该方法能成功的检测出振动信号的成分。

  (4)设计了一种基于TMS320F2812的四通道实时数据采集系统。该系统能够用于强噪声存在下的微弱振动信号采集,能够根据被测信号振幅变化自动调整控制放大器的增益,具有自适应数据采集与处理的功能和有较广泛的应用价值。

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