Levy噪声下新型势函数的随机共振特性分析及轴承故障检测

论文摘要

针对经典双稳随机共振(Classical Bistablestochastic Resonance,CBSR)系统的输出饱和性问题,构建了一种新型的分段非线性双稳随机共振(Piecewise Nonlinear Bistable Stochastic Resonance,PNBSR)系统,用所提的PNBSR系统在理论上和CBSR系统作了对比;然后以平均信噪比增益(MSNRI)为衡量指标,用量子粒子群算法进行参数寻优,深入的探究了在Levy噪声不同特征指数与对称参数情况下,PNBSR系统参数l,c,a,b和Levy噪声强度放大系数D对共振输出的规律。研究表明:相对于CBSR系统的输出信噪比,PNBSR系统的输出信噪比有4 dB的提高;并且发现在不同的Levy噪声分布作用下,通过调节系统参数l,c,a,b和噪声强度系数D均可诱导随机共振,且系统较好的随机共振区间不随α或β变化;最后将PNBSR系统应用于轴承故障检测,效果明显优于CBSR系统。

论文目录

• 1 PNBSR系统模型和方法
•   1.1 随机共振系统模型
•   1.2 PNBSR系统模型
•   1.3 Levy噪声的特征函数与产生方法
•   1.4 数值仿真算法
• 2 性能指标和参数寻优
•   2.1 系统性能指标
•   2.2 自适应参数寻优算法
• 3 Levy噪声环境下PNBSR系统弱信号检测与参数诱导随机共振现象
•   3.1 不同特征指数下的随机共振
•     3.1.1 MSNRI在不同特征指数α下随PNBSR系统参数l的变化
•     3.1.2 MSNRI在不同特征指数α下随PNBSR系统参数c的变化
•     3.1.3 MSNRI在不同特征指数下随PNBSR系统参数a和b变化
•     3.1.4 在不同特征指数下随噪声强度D的变化
•   3.2 不同对称参数β下的随机共振
• 4 CWRU实验验证
•   4.1 外圈故障实例
•   4.2 内圈故障实例
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 贺利芳,周熙程,张刚,张天骐

关键词: 分段非线性双稳系统,噪声,平均信噪比增益,随机共振,轴承故障检测

来源: 振动与冲击 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 机械工业,电信技术

单位: 重庆邮电大学通信与信息工程学院,信号与信息处理重庆市重点实验室

基金: 国家自然科学基金(61771085,61671095,61371164),信号与信息处理重庆市市级重点实验室建设项目(CSTC2009CA2003),重庆市教育委员会科研项目(KJ1600427,KJ1600429)

分类号: TN911.23;TH133.3

DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2019.12.008

页码: 53-62

总页数: 10

文件大小: 2831K

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