单变量非线性系统特征信号的研究与提取电路的设计

论文摘要

如何实时、准确地识别非线性系统的运行状态是非线性科学领域的研究热点之一。目前,人们已经提出了许多分析非线性系统的方法,然而这些方法大多需要经过复杂的数值运算才能得出结果,并不能立即识别出系统状态,尤其不能实时地监测一个单变量非线性系统。针对这一问题,本文在长期研究散点法之后,根据提取方法能够从连续单变量非线性信号上获取特征信号而无需任何外加控制信号的特点将其命名为自动取样法。文中对该方法进行了细致地理论研究,不仅首次从频域的角度对其进行了分析和证明,并且还从理论上推导出了特征信号的通式,为该方法的进一步研究提供了一定的理论基础。为在硬件上实现该方法,本文根据自动取样法的波形原理设计了特征信号提取电路的各个功能模块,并对整体电路进行了PCB制板。之后,本设计通过大量物理实验详细地分析了自动取样法的各个参数对特征信号提取电路整体性能的影响。最后,本文在频域上对蔡氏电路的输出信号y进行了多组实测实验。所有的实验结果表明,设计的特征信号提取电路能够有效地从单变量非线性信号获取到有用的特征信号,人们可以通过该电路快速识别系统的稳定性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 论文研究的背景及意义
•   1.2 国内外发展和研究现状
•     1.2.1 传统分析方法的研究现状及发展趋势
•     1.2.2 分析非线性系统的新方法
•     1.2.3 分析单变量非线性系统的方法
•   1.3 结构框架和主要内容
• 第2章 自动取样法
•   2.1 自动取样法的定义
•   2.2 从频域角度研究特征信号
•   2.3 基标时间的选择原理
•   2.4 特征信号提取电路的设计原理波形
•   2.5 本章小结
• 第3章 特征信号提取电路的设计与实现
•   3.1 特征信号提取电路系统设计
•     3.1.1 信号调理模块设计
•     3.1.2 基标时间模块设计
•     3.1.3 Δt模块设计
•     3.1.4 自动生成控制信号模块设计
•     3.1.5 获取模块设计
•   3.2 整体电路的PCB原理图
•   3.3 本章小结
• 第4章 自动取样法的仿真验证
•   4.1 蔡氏电路
•     4.1.1 蔡氏电路的稳定性
•   4.2 基于蔡氏电路的仿真验证
•   4.3 从连续信号上提取多个特征信号
•   4.4 本章小结
• 第5章 提取电路的实测与性能分析
•   5.1 蔡氏电路的搭建
•   5.2 特征信号提取电路的性能分析
•     5.2.1 电路整体性能测试
•     5.2.2 常数C的选择对电路性能的影响
•     5.2.3 Δt延时对电路性能的影响
•     5.2.4 控制信号对电路性能的影响
•   5.3 特征信号的频域分析与应用
•     5.3.1 特征信号的频域分析
•     5.3.2 特征信号的应用
•   5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杜志凡

导师: 陈红

关键词: 自动取样,单变量非线性系统,特征信号,频域,系统状态

来源: 黑龙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 非线性科学与系统科学

单位: 黑龙江大学

分类号: N93

DOI: 10.27123/d.cnki.ghlju.2019.001348

总页数: 84

文件大小: 3553K

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