随机共振的前馈控制方法及其应用研究

【摘要】：随机共振控制是增强系统随机共振效应,实现待测信号有效检测的关键。本文利用输入信号的前馈补偿作用对随机共振系统进行控制,提出了随机共振的前馈控制方法,并将其与遗传算法相结合,自适应优化系统参数,达到系统的最优控制。在此基础上,通过非线性耦合的方式得到前馈控制耦合双稳系统,通过遗传算法自适应调节系统参数,进一步增强了前馈控制随机共振系统的检测能力。在内圈裂纹、外圈磨损等轴承早期故障诊断,以及不同流量的涡街信号的检测中,自适应参数调节的前馈控制随机共振系统均有良好的应用效果。(1)论文提出了随机共振系统的前馈控制方法,分析了前馈控制信号作用下系统随机共振产生的原理,并给出了系统的跃迁概率和以及输出信噪比的解析表达式,进一步分析了前馈控制倍频信号对随机共振效应的影响;(2)分析了噪声强度、双稳系统参数和非线性势函数形式对随机共振系统的影响,将遗传算法和随机共振的前馈控制方法相结合,利用遗传算法同步对前馈控制信号作用下的系统参数进行自适应寻优,达到系统的最优控制;进一步将前馈控制方法应用于非线性耦合双稳系统中,利用遗传算法同步对前馈控制耦合双稳系统参数进行自适应寻优,达到系统的最优控制;(3)将随机共振的前馈控制方法应用于实际信号的检测。选取轴承早期故障信号(内圈裂纹、外圈磨损)以及不同流量的涡街信号进行检测,结果表明,随机共振的前馈控制方法能有效增强系统的随机共振效应,大幅提高待测信号特征频率处的输出信噪比和功率谱峰值,具有良好的应用前景。