基于耦合Duffing振子和Van der pol振子系统的微弱信号检测研究

传统的微弱信号检测在检测信噪比较低的信号时效果不理想,基于此提出了一种基于Duffing振子和Van der pol振子的耦合非线性系统,建立了非线性耦合模型,详述了耦合系数对耦合非线性系统的影响。采用Simulink数值仿真的方法,分析了Duffing振子和Van der pol振子耦合非线性系统的动力学行为,阐述了基于相平面变化进行微弱信号检测的工作原理。并且具体分析了耦合系统在色噪声背景下的微弱信号检测效果,取得了很好的效果。     

基于Van der Pol―Duffing振子和互相关的微弱信号检测研究

传统的信号检测方法在背景噪声较强的情况下一般会失效,混沌振子由于对初始值及参数具有敏感性从而可以很好地检测到微弱信号。首先简述了应用Van der Pol―Duffing振子和互相关方法检测微弱正弦信号的原理,然后应用二者联合的方法进行微弱信号检测。该方法综合了互相关检测对噪声的抑制优势和Van der Pol―Duffing振子对微弱信号提取的优势。仿真实例表明,该方法能有效地检测出淹没在强噪声中的微弱正弦信号,且其信噪比门限比只用混沌振子方法更低,抗噪性更强。     

基于耦合混沌振子的微弱信号检测

传统的微弱信号检测方法在信噪比较低时检测效果并不理想,利用混沌振子检测微弱信号具有灵敏度高、抗噪性强的特点,信噪比门限也比传统方法检测到的低得多,基于此对Duffing振子和Van der Pol-Duffing振子进行了耦合,建立了非线性微弱信号检测系统,并通过分岔图和二分法确定了临界点阈值,提高了阈值的求解速度和精度,最后分别对单微弱正弦信号和混合微弱正弦信号进行了检测,检测系统取得了较好的效果。     

SD振子的非线性动力学特征研究

介绍了SD振子的非线性动力学行为。该振子是一个具有强非线性特征的振动系统,其动力学行为决定于一个光滑参数α的连续变化,当参数α0时,系统为光滑的,而当参数α=0时,系统为不连续的。SD振子提供了一个从光滑动力学行为向不连续动力学行为光滑转迁的范例。当系统为光滑时,表现出与Duffing系统类似的标准双阱动力学行为;当系统表现为不连续时,除表现为非标准的双阱动力学行为外,同时具有如类鞍点和类同宿轨道等非标准动力学行为。还给出一个刚性耦合的SD振子,该振子具有单阱、双阱、三阱动力学特征及随参数变化由光滑动力学行为向不连续动力学行为的转迁特性。     

基于Duffing振子的2FSK信号检测方法研究

针对在强噪声环境中传输的应答器上行链路2FSK信号的检测问题,本文基于混沌系统对初始条件敏感及对噪声免疫的特性,利用Duffing振子检测应答器2FSK信号.结合混沌系统产生相变的条件和2FSK信号的调制方式,给出利用Duffing振子检测微弱2FSK信号的方法和步骤,并利用功率谱熵对系统在策动力作用下所处的不同状态进行判别.在理论分析的基础上,利用Matlab/Simulink建立仿真模型.仿真结果表明,利用Duffng振子检测2FSK信号,及以功率谱熵为判据的方法是可行的,并且其性能优于传统的相干检测法.该方法具有较高的检测精度和很好的抗噪声性能.     

非对称型SD振子的动力学行为研究

基于SD振子,建立了非对称型SD振子模型及其运动方程。利用等价替换法与代入法求解8次方程,分析平衡点,研究该系统的分岔现象。运用平均法求其幅频方程,并利用Matlab等软件对该模型进行数值模拟,得到幅频响应曲线、系统的分岔图、相图和Poincare截面。结果显示,该系统具有与SD振子不相同的丰富非线性动力学特性,拓展了SD振子的研究和应用范围。     

中低速磁浮列车系统振动响应的非线性度分析

基于磁浮列车车辆—轨道—桥梁耦合动力学、电磁学、控制学和现代信号分析理论,采用数学建模与数值计算方法研究磁浮控制系统不同参数状态下车辆振动响应的非线性特征(非线性度).首先建立中低速磁浮列车—轨道—桥梁的耦合动力学模型和PID悬浮控制模型;然后编制数值计算程序,计算车辆系统在不同控制参数下的动力学响应及其非线性度指标;...     

基于Duffing振子的轨道移频信号检测方法研究

针对电气化铁路中强干扰环境下ZPW-2000移频信号的检测问题,分析基于快速傅里叶变换方法的传统检测方法的不足。根据混沌系统对噪声免疫及对初始条件敏感的特性,选取Holmes型Duffing振子检测ZPW-2000移频信号。利用混沌系统输出信号的方差与内策动力频率之间的规律及对时域输出的过零点间距的判断检测出上下边频、载频以及低频。最后利用Matlab/Simulink建立仿真模型,仿真结果表明,利用该方法检测ZPW-2000移频信号较传统检测方法具有更好的抗干扰能力和较高的检测精度。     

Duffing方程参数对微弱信号检测效果的影响和分析

目前利用Duffing方程检测微弱的未知信号都是选择一组固定的参数。由于Duffing方程对初值的敏感性,使得参数的选择对检测效果产生很大的影响。针对这种情况,分析了Duffing方程的参数和初值之间的关系。由参数和初值之间的关系,分析了不同的参数对检测效果的影响。验证了目前方程参数的优越性。     

基于杜芬振子的ZPW-2000轨道电路抗邻线干扰研究

针对既有高铁车站采用单端发码时易受邻线干扰而引起危及行车安全的问题,首先,对国铁集团关于高铁整治文件中采用股道分割增加双端发码功能实现邻线干扰防护的原理进行研究;其次,结合混沌理论在微弱信号解调方面的优势,发现机车在多元嘈杂环境中解调所需移频信号的原理与混沌理论在嘈杂环境中提取有用信号的思想一致.将双耦合杜芬振子系统运...     

车桥耦合系统的近似解研究

采用GSB方法研究车桥耦合模型一些特殊情况下的近似解。针对车桥耦合模型,由Lagrange方程得到了变刚度SD振子的动力学方程。利用GSB方法对μ(t)作为常数激励的情况进行讨论,得到了非对称系统的含有完全椭圆积分的二阶近似解表达式。利用Matlab进行数值模拟,并将近似结果与原系统进行比较,发现近似解与原系统十分接近。     

重载货车转向架非线性干摩擦力等效线性化及在车桥耦合中的应用

采用基于振动周期内平均功率相等的描述函数法,对重载货车转向架的非线性干摩擦力进行等效线性化,即将斜楔与摇枕间的垂向和横向非线性摩擦力线性等效为垂向和横向线性阻尼力,将旁承和心盘处的回转摩擦阻力矩线性等效为同转摩擦阻尼力,进而建立重载货车的等效线性动力学模型.以C80型重载货车为例,分别采用给出的等效线性动力学模型和非线性动力学模型进行重载货车动力学仿真计算.结果表明:等效线性动力学模型虽然小幅度增大了车体的垂向和横向平稳性指标、轮轨横向作用力、脱轨系数和轮重减载率,但是仍在GB/T 5599-1985标准范围内,满足其各项评价指标要求,验证了用描述函数法对非线性干摩擦力等效线性化的正确性和合理性;说明基于描述函数法的重载货车等效线性动力学模型可以替代复杂的非线性动力学模型进行重载货车通过既有桥梁的车桥耦合动力响应分析,为重载货车的非线性悬挂系统参数优化和车桥耦合动力学性能分析提供了新的有效途径.     

高速列车型面不同磨耗状态下的过岔性能研究分析

基于车辆-道岔耦合系统动力学理论,以国内某型号动车组和客运专线18号道岔为对象,采用多体动力学软件UM建立车辆-道岔耦合动力学模型,分别计算与分析高速列车车轮磨耗状态下轮岔作用及对车辆过岔动力学性能相关问题。模型中考虑了车辆悬挂力元非线性、轮轨接触几何非线性特性等非线性因素,采用更贴合实际的轮轨非椭圆多点接触算法研究高速列车不同运营里程下的型面磨耗对列车通过道岔区间的动力学性能影响。结果表明:型面磨耗会导致轮轨垂向力增大,横向力减小;对车体、构架和轮对垂向振动特性影响大于横向振动特性;对脱轨系数影响较小,对磨耗功率和轮重减载率影响较大;对道岔钢轨振动特性影响横向大于垂向。     

摆式列车倾摆控制信号预测及动力学仿真

为研究摆式列车倾摆控制信号预测方法,建立“动车＋拖车＋拖车”3辆车编组的摆式列车机电耦合系统动力学模型。建模中考虑了列车系统中存在的轮轨蠕滑力非线性、钩缓作用力非线性和悬挂力非线性。摆式列车通过安装于头车前转向架的陀螺仪在线检测曲线,对测出的横向加速度信号进行滤波和实时生成倾摆控制信号。为了补偿加速度信号的滤波延时,对倾摆控制信号的预测分别采用线性插值法和线性BP神经网络预测,并仿真研究摆式列车曲线通过性能。数值仿真结果表明：线性插值法预测和神经网络预测均能有效补偿加速度信号的滤波延时,使头车及时倾摆,大幅度降低未平衡横向加速度;在输入信号波动较大和预测时间较长时,神经网络预测效果更好;倾摆控制信号的预测方法对车辆动力性能影响不大。     

盾构隧道-浮置板轨道系统振动分析

应用弹性地基梁理论以及盾构隧道纵向等效刚度理论,建立了车辆-轨道-隧道耦合动力学仿真模型,研究不同行车速度、不同等效刚度、不同浮置板厚度下耦合系统的振动响应;将耦合系统响应中的支座反力作为隧道-土体模型的输入激励,研究不同参数条件下隧道及土层中的振动规律;隧道壁振动实测分析与仿真分析对比表明,考虑隧道纵向刚度的耦合动力学模型是合理可行的。     

列车纵向-垂向碰撞动力学耦合模型建模与研究

为研究列车碰撞响应机理,基于多体动力学方法,建立包括轨道子系统、轮轨关系子系统、车钩缓冲器-防爬器子系统以及车辆子系统的列车纵向-垂向平面碰撞动力学模型。轨道子系统中将钢轨假设为离散点支撑的Timoshenko梁;轮轨关系子系统考虑了大蠕滑情况下轮轨切向力的计算;钩缓-防爬器子系统中考虑了车钩和防爬器转动以及动态因素对吸能特性的影响;车辆子系统中考虑了车端点头运动和吸能变形模式以及悬挂系统的非线性特性影响。采用显示数值积分方法,编制了该耦合系统的动力学仿真程序,并进行时域求解。将数值求解结果与有限元仿真和试验结果进行比较,验证了列车纵向-垂向碰撞动力学耦合模型的正确性。论文研究成果为进一步研究车辆主要结构参数对碰撞性能的影响规律、改善列车碰撞动力学行为以及新型耐撞性车辆设计提供了理论依据和仿真手段。     

轮对柔性对车辆动态曲线通过性能的影响研究

为了研究车辆系统中轮对的弹性效应对车辆动态曲线通过性能的影响,运用多体系统刚柔耦合动力学理论,通过有限元软件ANSYS将轮对柔性化处理后导入多体动力学软件UM中,建立考虑轮对为柔性的某型高速车辆刚柔耦合动力学模型,研究轮对柔性对高速车辆动态曲线通过的各项安全性能指标及平稳性的影响,对比分析不同工况下轮对刚性与柔性对高速车辆动态曲线通过时的动力学响应。结果表明:刚柔耦合动力学模型的脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和垂向平稳性指数较多刚体动力学模型均有不同程度的降低,而轮轨接触角、轮对侧滚角位移和横向平稳性指数较多刚体动力学模型有所升高。考虑轮对的弹性效应对车辆动态曲线通过性能有一定的影响,柔性轮对较刚性轮对更能真实地反映车辆系统的动力学性能。     

车下设备布置形式对车辆动力学性能影响研究

对某型动车的车体有限元模型进行了模态计算,并利用多体动力学软件SIMPACK的接口模块FEMBS建立了该动车的刚柔耦合系统动力学模型,研究了不同设备布置形式对车体与设备耦合振动的影响。仿真结果表明:车下设备布置方案的不同对高速动车临界速度和曲线通过性能的影响并不是很大;将重设备放到车体中间部位能够对车体的弯曲振动起到抑制作用。     

铁路提速货车非线性动力学仿真模型研究

围绕铁路提速货车非线性多刚体动力学仿真模型展开研究,通过对二维摩擦副模型的研究,建立了货车非线性元件的仿真模块,利用这些模块对货车线性动力学仿真模型进行修改,得到非线性动力学仿真模型。并且对非线性模型和线性模型的仿真结果进行了对比。     

基于刚柔耦合动力学仿真的转向架构架疲劳损伤分析

将车体和构架的超单元模型输入车辆动力学仿真程序,建立了考虑车体和构架弹性的车辆系统刚柔耦合动力学仿真模型,研究了车体和构架弹性对构架疲劳损伤的影响规律,给出了刚柔耦合车辆动力学仿真和构架疲劳损伤分析方法。