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基于参数展开的同伦分析法在强非线性随机动力系统中的应用 被引量:11
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作者 徐伟 孙中奎 杨晓丽 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期5069-5076,共8页
将基于参数展开的同伦分析法(PE-HAM)进行了推广,使之适用于谐和激励与随机噪声联合作用下的强非线性随机动力系统.通过构造合适的同伦映射,将对强非线性随机动力系统响应的求解转化为对一组线性随机微分方程的求解.进一步研究了受到谐... 将基于参数展开的同伦分析法(PE-HAM)进行了推广,使之适用于谐和激励与随机噪声联合作用下的强非线性随机动力系统.通过构造合适的同伦映射,将对强非线性随机动力系统响应的求解转化为对一组线性随机微分方程的求解.进一步研究了受到谐和与Gauss白噪声激励的强非线性Duffing振子,由PE-HAM得到了该系统的解过程和稳态概率密度的解析表达式.数值模拟的结果说明了PE-HAM方法的精确性. 展开更多
关键词 PE-HAM方法 强非线性随机动力系统 稳态概率密度 解过程 随机激励 随机动力系统 强非线性 同伦分析 DUFFING振子 应用 随机微分方程 Gauss 解析表达式 同伦映射
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变截面压电悬臂梁能量采集器在高斯白噪声激励下的稳态统计特性研究
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作者 周坤涛 杨涛 +3 位作者 葛根 郝淑英 冯晶晶 张琪昌 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期864-874,共11页
环境振动是一种非周期、随机的宽频激励,研究振动能量采集器在环境振动下的能量采集特性具有重要意义。本文采用改进随机平均法,求解了变截面压电梁在高斯白噪声激励下的等效振幅、位移、速度的稳态概率密度函数,位移与速度的联合概率... 环境振动是一种非周期、随机的宽频激励,研究振动能量采集器在环境振动下的能量采集特性具有重要意义。本文采用改进随机平均法,求解了变截面压电梁在高斯白噪声激励下的等效振幅、位移、速度的稳态概率密度函数,位移与速度的联合概率密度函数以及稳态均方输出电压,随后研究了变截面压电梁的能量采集效能。结果表明:负载电阻一定时,截面系数β>0时的变截面压电梁相比β=0时的等截面压电梁有更好的稳态均方输出电压;截面系数β>0时,随着电阻电容乘积的倒数的增加,变截面压电梁的均方电压均呈现逐渐减小的趋势,当电阻电容乘积的倒数值一定时,β值越大,均方电压也越高;随着噪声强度的增加,变截面压电梁的均方电压均呈现逐渐增大的趋势,当噪声强度一定时,β值越大,均方电压也越高。本文研究结果可为变截面压电悬臂梁能量采集系统的设计及应用提供理论依据。 展开更多
关键词 能量采集器 变截面压电悬臂梁 高斯白噪声激励 稳态概率密度 均方电压
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双噪声激励下的基因转录调控系统的稳态分析
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作者 张萌 郭永峰 刘倩茹 《复杂系统与复杂性科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期38-42,67,共6页
鉴于噪声对生物系统的基因转录调控有着重要的影响作用,研究了乘性高斯白噪声和加性Lévy噪声共同激励下的基因转录调控系统的动力学特性。首先借助Janicki-Weron算法模拟出Lévy噪声,然后利用四阶Runge-Kutta算法计算出蛋白质... 鉴于噪声对生物系统的基因转录调控有着重要的影响作用,研究了乘性高斯白噪声和加性Lévy噪声共同激励下的基因转录调控系统的动力学特性。首先借助Janicki-Weron算法模拟出Lévy噪声,然后利用四阶Runge-Kutta算法计算出蛋白质浓度的稳态概率密度函数,并通过绘制其图像对系统的动力学行为进行稳态分析。研究发现:高斯噪声强度、Lévy噪声强度、稳定性指标、偏斜参数均会诱导蛋白质浓度发生相变现象,且这些参数指标的增大会使基因转录调控系统逐渐从“开启”状态转变为“关闭”状态。 展开更多
关键词 基因转录调控系统 Lévy噪声 高斯白噪声 稳态概率密度 相变
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含末端质量的悬臂梁随机非线性振动的随机平均法 被引量:1
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作者 解娜娜 葛根 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第13期16-22,共7页
提出了一种可适用于含末端质量的悬臂梁强非线性振动的随机平均法。该方法将原本只能解决仅含有刚度非线性项振子的随机平均法扩展到了能解决既含有刚度非线性又含有惯性非线性的振子。先对含有末端质量的悬臂梁应用凯恩方法进行了建模... 提出了一种可适用于含末端质量的悬臂梁强非线性振动的随机平均法。该方法将原本只能解决仅含有刚度非线性项振子的随机平均法扩展到了能解决既含有刚度非线性又含有惯性非线性的振子。先对含有末端质量的悬臂梁应用凯恩方法进行了建模,然后再基于哈密尔顿函数将振子化为关于瞬态等效振幅和瞬态相位的两个随机微分方程,随后应用随机平均原理将随机微分方程化简为一个关于等效振幅的伊藤方程。并在此基础上得出了在末端质量取不同值时的等效振幅的稳态概率密度以及位移和速度的联合概率密度。数值模拟很好地证明了该理论方法的正确性。 展开更多
关键词 悬臂梁 强非线性 随机平均法 稳态概率密度
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轴向窄带随机激励悬臂梁的单模态参激共振
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作者 冯志华 朱晓东 兰向军 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期556-562,共7页
以轴向基础窄带随机激励悬臂梁非线性动力学方程组为分析对象,采用多尺度法,获得了系统主参激共振的非线性调谐方程组。在假设带宽较小的前提下,利用摄动法,获得了系统非平凡幅-频响应的1,2阶稳态矩近似理论表达式,并通过直接的数值积... 以轴向基础窄带随机激励悬臂梁非线性动力学方程组为分析对象,采用多尺度法,获得了系统主参激共振的非线性调谐方程组。在假设带宽较小的前提下,利用摄动法,获得了系统非平凡幅-频响应的1,2阶稳态矩近似理论表达式,并通过直接的数值积分获得了相应的曲线形式并进行了比较,取得了较好的一致性。分析结果表明:对于第1阶模态的主参激共振,其1,2阶稳态矩-频率特性呈现硬特性,而对于2阶及以上模态的主参激共振,系统1,2阶稳态矩-频率特性呈现软特性;带宽的小范围变化对1,2阶稳态矩产生的效应甚微。通过对概率密度进一步的数值计算,首次发现了系统的响应在非平凡平稳响应与平凡平稳响应间的随机跳跃现象,计算结果显示,随着带宽的增加,非平凡平稳响应处的概率密度逐渐减小,而平凡平稳响应处的概率密度随之增加。 展开更多
关键词 悬臂梁 主参激共振 窄带随机激励 稳态矩 随机跳跃 概率密度(pdf)
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高斯噪声和Lévy噪声激励下欠阻尼周期势系统的相变行为
6
作者 丁佳鑫 郭永峰 米丽娜 《山东大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期111-117,共7页
在研究欠阻尼周期势系统时,同时引入乘性高斯白噪声和加性Lévy噪声,首先将二阶欠阻尼周期势系统等价改写为两个一阶随机微分方程,然后借助Janicki-Weron算法产生Lévy噪声序列,并通过数值算法进一步模拟出该系统的稳态概率密... 在研究欠阻尼周期势系统时,同时引入乘性高斯白噪声和加性Lévy噪声,首先将二阶欠阻尼周期势系统等价改写为两个一阶随机微分方程,然后借助Janicki-Weron算法产生Lévy噪声序列,并通过数值算法进一步模拟出该系统的稳态概率密度函数(steady-state probability density function,SPD),最后对欠阻尼周期势系统的相变行为进行分析。研究发现系统参数、摩擦系数、稳定性指标、偏斜参数、乘性高斯白噪声强度和加性Lévy噪声强度均可以诱导系统产生相变现象。此外,系统参数和摩擦系数的增大有利于粒子处于稳定状态。 展开更多
关键词 欠阻尼周期势系统 噪声 稳态概率密度函数 相变现象
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随机激励下新型牵引式悬架系统的P-分岔分析 被引量:3
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作者 田冲 刘习军 张素侠 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期273-279,501,共8页
针对一种新型牵引式后悬架系统,本文建立了考虑刚度非线性和阻尼非线性的七自由度整车模型;通过分析车身振动位移与加速度的稳态概率密度曲线,研究了改进结构前后的悬架系统的随机P-分岔现象以及路面等级、车速、悬架刚度和悬架阻尼的... 针对一种新型牵引式后悬架系统,本文建立了考虑刚度非线性和阻尼非线性的七自由度整车模型;通过分析车身振动位移与加速度的稳态概率密度曲线,研究了改进结构前后的悬架系统的随机P-分岔现象以及路面等级、车速、悬架刚度和悬架阻尼的变化对悬架系统发生随机P-分岔现象的影响。结果表明:改进后的结构发生了随机P-分岔现象;车速、悬架刚度、悬架阻尼的变化与引发悬架系统发生随机P-分岔有关,路面不平度的改变与引发随机P-分岔无关。通过分析车身加速度的概率密度曲线可以看出:改进结构后,汽车平顺性变好;随着悬架刚度、悬架阻尼、车速和路面等级的增加,汽车的平顺性变差。 展开更多
关键词 随机激励 稳态概率密度曲线 随机P-分岔 平顺性
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色关联乘性和加性色噪声驱动的多稳态系统的稳态特性 被引量:2
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作者 时培明 李培 韩东颖 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第17期82-87,共6页
研究了色关联乘性和加性色噪声作用下的三稳态系统的稳态问题.首先利用一致有色噪声近似方法,推导出稳态概率密度函数的表达式,然后分析了乘性噪声和加性噪声的强度以及关联性对稳态概率密度函数的影响,研究结果表明:加性噪声强度、加... 研究了色关联乘性和加性色噪声作用下的三稳态系统的稳态问题.首先利用一致有色噪声近似方法,推导出稳态概率密度函数的表达式,然后分析了乘性噪声和加性噪声的强度以及关联性对稳态概率密度函数的影响,研究结果表明:加性噪声强度、加性噪声和乘性噪声的关联强度和关联时间可以诱导系统的非平衡相变. 展开更多
关键词 乘性色噪声 加性色噪声 稳态概率密度函数 三稳态系统
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关联噪声与周期信号激励下周期势系统的动力学特性 被引量:1
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作者 郭永峰 娄晓娟 +1 位作者 董强 王琳杰 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第1期7-13,共7页
研究关联噪声与周期信号共同激励下周期势系统的动力学特性.首先利用统一色噪声近似的方法,将二维马尔可夫过程简化为一维非马尔可夫过程,得到了周期势系统的Fokker-Planck(FPK)方程;然后在理论上推导出系统的准稳态概率密度函数(quasi-... 研究关联噪声与周期信号共同激励下周期势系统的动力学特性.首先利用统一色噪声近似的方法,将二维马尔可夫过程简化为一维非马尔可夫过程,得到了周期势系统的Fokker-Planck(FPK)方程;然后在理论上推导出系统的准稳态概率密度函数(quasi-steady-state probability density,简称QSPD)的表达式;最后进一步运用4阶龙格库塔算法对QSPD进行数值模拟,分析了噪声及系统各参数对该周期势系统QSPD的影响. 展开更多
关键词 周期势系统 关联噪声 准稳态概率密度 噪声诱导相变
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色关联的乘性与加性噪声驱动下的幂函数型单势阱系统的稳态特征
10
作者 吴绍祥 罗阳 陈建 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期244-249,271,共7页
研究了色关联的乘性与加性噪声作用下幂函数型单势阱系统的稳态问题。首先利用一致有色噪声近似方法,推导得到稳态概率密度函数(仅以b=1为例),分析色关联的乘性与加性噪声对于稳态概率密度的影响,并通过势阱结构参数分析了势阱的结构对... 研究了色关联的乘性与加性噪声作用下幂函数型单势阱系统的稳态问题。首先利用一致有色噪声近似方法,推导得到稳态概率密度函数(仅以b=1为例),分析色关联的乘性与加性噪声对于稳态概率密度的影响,并通过势阱结构参数分析了势阱的结构对于稳态概率密度的影响。结果表明:参数b=1条件下的互相关强度、自相关时间以及势阱结构参数a,b都会诱导非平衡相变。 展开更多
关键词 单势阱系统 乘性噪声 加性噪声 稳态概率密度函数
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内外噪声扰动下放牧生态系统的稳态转换现象
11
作者 米丽娜 郭永峰 丁佳鑫 《数学的实践与认识》 北大核心 2024年第1期90-98,共9页
生态系统的稳态转换可能会造成生态环境的退化和巨大的经济损失,研究稳态转换如何受随机因素影响非常必要.文章研究放牧模型在高斯噪声和Lévy噪声共同作用下的稳态转变现象.首先介绍了放牧模型的确定性方程,然后利用Janicki-Weron... 生态系统的稳态转换可能会造成生态环境的退化和巨大的经济损失,研究稳态转换如何受随机因素影响非常必要.文章研究放牧模型在高斯噪声和Lévy噪声共同作用下的稳态转变现象.首先介绍了放牧模型的确定性方程,然后利用Janicki-Weron算法产生Lévy噪声,并通过四阶Runge-Kutta算法对放牧系统进行数值模拟,最后基于稳态概率密度分别分析了内噪声和外噪声对系统稳态转换行为的影响.研究发现两种噪声均可诱导系统产生稳态转换现象,但作用相反;高斯噪声强度的增大可以诱导放牧系统从高植被态向荒漠态转换,而Lévy噪声的强度、稳定性指标和偏斜参数的增大均可促进放牧系统从荒漠态向高植被态的恢复. 展开更多
关键词 放牧生态系统 高斯白噪声 Lévy噪声 稳态概率密度 稳态转换
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PRINCIPAL RESPONSE OF VAN DER POL-DUFFING OSCILLATOR UNDER COMBINED DETERMINISTIC AND RANDOM PARAMETRIC EXCITATION
12
作者 戎海武 徐伟 +2 位作者 王向东 孟光 方同 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2002年第3期299-310,共12页
The principal resonance of Van der Pol-Duffing oscillator to combined deterministic and random parametric excitations is investigated. The method of multiple scales was used to determine the equations of modulation of... The principal resonance of Van der Pol-Duffing oscillator to combined deterministic and random parametric excitations is investigated. The method of multiple scales was used to determine the equations of modulation of amplitude and phase. The behavior, stability and bifurcation of steady state response were studied. Jumps were shown to occur under some conditions. The effects of damping, detuning, bandwidth, and magnitudes of deterministic and random excitations are analyzed. The theoretical analysis were verified by numerical results. 展开更多
关键词 principal resonance Van der Pol-Duffing oscillator multiple scate method largest Lyapunov exponent steady state probability density function
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随机地震激励作用下自复位结构的平稳响应 被引量:1
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作者 胡慧瑛 陈林聪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期297-302,共6页
自复位结构是一种震后不需修复或仅需少量修复即可继续投入使用的新型抗震结构。目前有关自复位结构地震响应的研究多是在确定性激励下进行,鲜有涉及随机激励环境。假定地震动加速度过程为金井清过滤白噪声模型,研究了随机地震激励下单... 自复位结构是一种震后不需修复或仅需少量修复即可继续投入使用的新型抗震结构。目前有关自复位结构地震响应的研究多是在确定性激励下进行,鲜有涉及随机激励环境。假定地震动加速度过程为金井清过滤白噪声模型,研究了随机地震激励下单自由度自复位体系的平稳响应。应用广义谐波平衡技术分解旗帜形的恢复力,建立原系统的等效非线性随机系统。通过Stratonovich-Khasminskii极限定理作随机平均,得到关于幅值的近似一维扩散过程。建立并求解对应的FPK方程,得到关于幅值的稳态概率密度函数并进行参数分析。数值结果表明,能量耗散系数与屈服位移的减小能降低系统响应,同时,随着这两个参数的变化,系统会出现随机P分岔现象。通过蒙特卡罗数值模拟法验证了解析解的有效性。 展开更多
关键词 自复位结构 随机振动 金井清过滤白噪声激励 随机平均法 稳态概率密度函数
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