基于路径积分方法的随机延迟动力系统概率密度函数的数值解

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZHANQIWEI
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
现实世界中随机现象和时滞现象普遍存在,因此随机延迟动力系统广泛应用于各个研究领域,例如,物理、生物、机械工程等领域。在这些复杂的动力系统中,通过分析系统的概率密度函数,就可以揭示该系统的全部概率特性和统计规律,使复杂系统简单化。带时间延迟的随机微分方程已经被给出了形式上的概率密度函数,但是计算十分困难。在实际的工程中,需要构造合适的数值方法来求解随机延迟微分方程的概率密度函数。本文采用路径积分的方法构造了高斯白噪声激励下带时间延迟的随机动力系统概率密度函数的一种数值求解过程。对随机延迟微分方程的每个解,都可以唯一地构造一个具有连续条件的相关联的随机微分方程的解。因此,随机延迟微分方程形式上的概率密度函数中含有相关联的随机微分方程的条件概率密度函数。理论上,可以利用任意一种数值方法,比如有限元方法和伽辽金型方法,求解对应的Fokker-Planck方程来计算相关联的随机微分方程的条件概率密度函数,再计算随机延迟微分方程概率密度函数。然而在实际数值求解过程中,由于巨大的计算量,一般的数值方法无法实现。路径积分方法主要是一种基于条件概率密度函数的逐步迭代求解技术,节省计算时间和存储内存。所以,本文先利用路径积分方法对相关联的随机微分方程解的概率密度函数进行数值求解。然后,对随机延迟微分方程形式上的概率密度函数进行数值求解。为了验证路径积分方法的有效性,本文选取了一个高斯白噪声激励下带时间延迟随机微分方程的例子进行了数值计算。结果表明,路径积分方法提供的近似概率密度函数与其精确概率密度函数基本吻合,两者的误差较小,尤其是在概率水平非常低的尾部区域,误差更小。
其他文献
索股作为悬索桥的主要承重部件,其入鞍质量直接关系到整个桥梁的稳定与安全。索股架设完成后再对其进行调整十分困难,而传统的人工目检法已不能满足深槽背景下的索股入鞍质量检测需求。为了保证索股的入鞍质量及其入鞍效率,本文以深槽索股为研究对象,以LabVIEW为开发平台,借助2D激光位移传感器获取其表面轮廓数据,对索股入鞍质量进行检测系统的开发。本文所开发的索股深槽入鞍质量检测系统实现了索股的缺陷分类及其入
激光血管成形术是一种血管内介入激光消融斑块的技术。超短脉冲激光消融产生的颗粒在亚微米级,阻塞血管的风险低,被认为是实现更安全消融的前沿技术之一。超短脉冲激光消融过程中将发生激光诱导等离子体和等离子体诱导烧蚀血栓。本文主要对激光诱导纯水和血液形成等离子体过程以及等离子体诱导烧蚀体外血栓进行仿真和实验。对自由电子密度分布、等离子体形貌及尺寸、能量传输、等离子体吸收作用、等离子体中心位置、血液吸收作用、
蛋白质序列决定结构,但蛋白质通常以与蛋白质、RNA等生物大分子形成复合物的形式参与生命活动,因此每个蛋白质分子存在两种状态:自由态(unbound state)和结合态(bound state)。有些蛋白的自由态和结合态结构相似,而有些蛋白的自由态和结合态结构不同,甚至相差很大。那么,蛋白质序列是决定自由态结构还是结合态结构?研究表明,蛋白质分子中氨基酸残基之间的相互作用可以以共进化的形式保存在同
α-氨基酸酯及其衍生物在有机化学中的发展和应用已有约百年历史,可作为药物、食品添加剂、杀菌剂以及灭虫剂等,在医药、食品、农业等领域广泛应用。甘氨酸是最简单的α-氨基酸,相应的甘氨酸酯衍生物可以转化为其他的α-氨基酸酯衍生物及其它的高附加值化合物。传统的甘氨酸酯的制备方法包括:1.使用氯化氢、浓硫酸等强酸活化羧基的酯化法。2.使用二氯亚砜或乙酰氯等活化羧基的酯化法。3.利用胺和相应的α-卤代乙酸乙酯
受气候变暖的影响,全球各地出现热浪的频率逐年增加。截止2017年,全球约30%的人口每年至少有20天暴露在致命高温天气中,并且这一比例还在不断增加。高温引起的热应激会降低劳动者的生产效率,威胁其身体健康,已成为不可忽视的社会问题。个体冷却服能有效解决高温职业热应激问题,相较于传统空调系统,其经济成本低,灵活性高,适用于多种场合。在此背景下,本文选择液冷服进行优化研究。首先设计了一套蓄冷式液冷服,随
燃料电池能够将化学能直接转化为电能,具有噪音小,反应产物无污染等特点,是一种新型的发电技术,有助于克服对石油等一次能源的依赖。同时其不受卡诺循环的限制,能源利用率高,是最有前途的能量转换装置之一。随着海拔高度的上升,空气含氧量及环境温度同时下降,风冷质子交换膜燃料电池(PEMFC)的输出功率受到较大限制,研究风冷PEMFC的运行特性及高海拔条件下的运行机制具有重要意义。本文首先建立风冷PEMFC单
生物质能是一种具有全面替代化石燃料潜力的重要可再生能源,在生物质能利用方面,能生产高值合成气燃料的气化技术目前受到广泛关注。然而,气化过程中副产品焦油的产生阻碍了生物质气化技术大规模商业应用的步伐。镍基催化剂已被证实是一种较为有效的焦油裂解催化剂,但其实际催化效果还受到焦油成分复杂和催化剂容易积碳失活等因素制约。针对镍基催化剂目前的主要不足,本文通过制备合适载体、优化反应条件和引入其他助剂,对镍基
谱成像结合了物质的光谱信息与图像信息,是人类进行目标探测识别的重要方法。传统成像光谱仪使用的谱分光结构或器件主要有棱镜、光栅、谱干涉以及谱声光调制装置等,具有结构和驱控相对复杂等缺陷。将微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)与法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)干涉微腔结合,基于MEMS-FP干涉滤光与光敏集成,可使成像光谱仪小型化、轻量化并
钛基铱钽涂层电极由于其具有良好的电催化活性、尺寸稳定性、较低的析氧过电位和大电流承载能力,在许多以阴极发生还原反应且阳极发生析氧反应的领域都有不可替代的作用,因此被广泛应用于环境保护、电镀、电合成、电催化等领域的生产实践中。但在电解过程中,电极会发生活性组元损耗、涂层剥落与基体金属钝化等现象,导致其存在服役失效的问题。目前关于失效钛基铱钽涂层电极的回收工艺研究较少,且主要关注钛基体的回收,而忽略了
随着第五代(the Fifth Generation,5G)移动通信系统的大范围部署,无线设备的接入需求以及高速率数据传输需求迅速增长。信道估计是移动通信系统中无线接入的重要支撑。一般情况下,信道状态信息(Channel State Information,CSI)通过导频信号来估计。在海量无线接入场景中,大量的接入请求会使得导频开销急剧增加,从而严重增加系统负载。高阶调制是实现无线高速率传输的重