一种基于制造技术

本发明专利技术属于微弱谐波信号检测领域，具体地而言为一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于Chen系统的微弱谐波检测方法


[0001]本专利技术属于微弱谐波信号检测领域，具体地而言为一种基于
Chen
系统的微弱谐波检测方法
。

技术介绍

[0002]在电力系统运行维护领域，恶劣噪声环境下微弱谐波信号检测是一大热点和难点，特别是针对信号信息完全未知的盲检方式，对提高电力系统运行稳定性具有重要的研究价值
。
[0003]公开号为
CN112098723A(2020)
公开了一种基于同频率的微弱谐波信号检测系统及方法，该方法的优点在于采用混沌系统进行信号检测，相比传统检测算法其检测精度更高，抗噪性能好
。
[0004]但上述方法中，所采用的非耗散混沌系统具有相变观测不准确及周期运动受噪声干扰的缺陷，且其检测信噪比约为
‑
69dB。

技术实现思路

[0005]为了解决恶劣噪声环境下微弱谐波信号检测精度低，误差大的问题，本专利技术提供一种基于
Chen
系统的微弱谐波检测方法
。
[0006]本专利技术是这样实现的，
[0007]一种基于
Chen
系统的微弱谐波检测方法，该方法包括以下步骤：
[0008]步骤1：设置
Chen
系统的参数
a
，
b
，
c
与系统初值
x0，
y0，
z0；
[0009]步骤2：根据系统状态变量随控制信号幅值
f
变化的分岔图，采用二分法找出系统控制信号的临界阈值；
[0010]步骤3：设置输入信号加权因子
A
，将信号输入至
Chen
系统；
[0011]步骤4：求解
Chen
系统的系统方程，绘制系统
x
‑
z
相图
、
吸引子分布与状态变量时间历程图；
[0012]步骤5：判断
Chen
系统发生不动点位置的改变或吸引子分布的改变，若未发生改变，则修改加权因子
A
，并返回步骤3，若发生改变，则进入步骤6；
[0013]步骤6：按步长降低控制信号幅值
f
，重新计算系统状态，并绘制系统
x
‑
z
相图
、
吸引子分布与状态变量时间历程图；
[0014]步骤7：判断系统的不动点位置或吸引子分布是否变为初始状态，若未发生改变，则返回步骤6继续减小控制信号幅值
f
，若发生改变，则进入步骤8；
[0015]步骤8：系统控制信号幅值降低差值与加权因子的比值即为待检谐波信号的幅值；
[0016]步骤9：已对检测到的信号完成幅值计算，结束运算过程
。
[0017]进一步地，步骤1中，
Chen
系统动力学特性的数学模型为：
[0018][0019]其中
x
，
y
，
z
为系统的状态变量，
a
，
b
，
c
为无量纲的系统参数；采用非共振参数控制的方法对
Chen
系统进行控制，系统模型为：
[0020][0021]其中
1+f cos
ω
t
为控制信号，
ω
为控制信号周期分量的角频率，
s(t)
为目标微弱周期信号，
n(t)
为待检信号中掺杂的噪声，
A
为输入信号的加权因子，将
Chen
系统用作微弱信号检测时，状态变量
x
为系统的输出
。
[0022]进一步地，步骤2中，所述分岔图为随非线性系统参量变化，反应系统的稳定点数量变化的图，通过观察系统状态变量随控制信号幅值
f
变化的分岔图的形状确定系统控制信号临界阈值的大致范围，并在附近范围利用二分法得到更精确的阈值，具体步骤如下：
[0023]步骤2‑1：绘制系统状态变量随控制信号幅值
f
变化的分岔图；
[0024]步骤2‑2：根据所得分岔图的图像获取控制信号的临界阈值的大致范围；
[0025]步骤2‑3：取临界阈值左侧一点设为
m
，右侧一点设为
n
；
[0026]步骤2‑4：对控制信号幅值赋值为
(m+n)/2
，带入
Chen
系统，绘制相图；
[0027]步骤2‑5：判断系统状态，若系统状态变量处于正负交替状态，则令
m
＝
(m+n)/2
；若系统状态变量持续为平稳正值，则令
n
＝
(m+n)/2
；
[0028]步骤2‑6：判断所得控制信号临界阈值是否满足所需检测精度，若不满足，则返回步骤2‑4；若满足，则结束迭代
。
[0029]进一步地，步骤3中，设置输入信号加权因子
A
，需使
Af
不超过
0.1。
[0030]进一步地，步骤4中，利用四级四阶龙格库塔方法求解
Chen
系统的系统方程
。
[0031]进一步地，步骤5中，系统发生不动点位置的改变或吸引子分布的改变，可能发生于，相轨迹所在象限的改变，在平稳状态下的系统状态变量的不动点坐标改变即系统的输出反相
。
[0032]本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：
[0033]本专利技术以“混沌
‑
混沌相变”取代非耗散系统“混周相变”或“周混相变”作为微弱信号检出的标志，拥有远高于非耗散型混沌系统的检测精度和噪声抵抗力，能够在
‑
60dB
噪声下对信号进行无差检测，在
‑
100dB
噪声下的检测误差也能保持在
0.1
％以下
。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例提供的方法流程图；
[0035]图2为本专利技术实施例提供系统输出
x
随周期分量幅值
f
变化的分岔图；
[0036]图3为本专利技术实施例提供系统的
x
‑
z
相轨迹图与吸引子分布图
(f
＝
0.7014001824)
；
[0037]图4为本专利技术实施例提供系统状态变量
x
的时间历程图
(f
＝
0.7014001824)
；
[0038]图5为本专利技术实施例提供系统的
x
‑
z
相轨迹图与吸引子分布图
(f
＝
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
Chen
系统的微弱谐波检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：设置
Chen
系统的参数
a
，
b
，
c
与系统初值
x0，
y0，
z0；步骤2：根据系统状态变量随控制信号幅值
f
变化的分岔图，采用二分法找出系统控制信号的临界阈值；步骤3：设置输入信号加权因子
A
，将信号输入至
Chen
系统；步骤4：求解
Chen
系统的系统方程，绘制系统
x
‑
z
相图
、
吸引子分布与状态变量时间历程图；步骤5：判断
Chen
系统发生不动点位置的改变或吸引子分布的改变，若未发生改变，则修改加权因子
A
，并返回步骤3，若发生改变，则进入步骤6；步骤6：按步长降低控制信号幅值
f
，重新计算系统状态，并绘制系统
x
‑
z
相图
、
吸引子分布与状态变量时间历程图；步骤7：判断系统的不动点位置或吸引子分布是否变为初始状态，若未发生改变，则返回步骤6继续减小控制信号幅值
f
，若发生改变，则进入步骤8；步骤8：系统控制信号幅值降低差值与加权因子的比值即为待检谐波信号的幅值；步骤9：已对检测到的信号完成幅值计算，结束运算过程
。2.
按照权利要求1所述的基于
Chen
系统的微弱谐波检测方法，其特征在于，步骤1中，
Chen
系统动力学特性的数学模型为：其中
x
，
y
，
z
为系统的状态变量，
a
，
b
，
c
为无量纲的系统参数；采用非共振参数控制的方法对
Chen
系统进行控制，系统模型为：其中
1+f cos
ω
t
为控制信号，
ω
为控制信号周期分量的角频率，
s(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙淑琴，祁鑫，袁正海，周广昊，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：