具有随机黏性阻尼的分数维线性振荡器中的随机多共振

摘要

分数阶微积分具有对历史状态的动态记忆特性和路径依赖性等优良特性,因此实际中许多系统,特别是那些具有记忆的动力学过程,用分数阶模型比通常使用的整数阶模型更加合适.在分数阶系统的研究中,采用Gamma函数的记忆核函数是采用Mittag-Leffler函数的记忆核函数的一个特例,而后者更具一般性,特别是其中包含系统特征记忆时间,可以在复杂无序的非均匀环境中描述介质分子对系统运动产生的记忆效应.因此采用Mittag-Leffler函数的分数维导数可以从特征记忆时间和分数维数两个维度更好地刻画系统的性能.该文研究了具有随机黏性阻尼的分数维线性振荡器中的随机多共振现象,分数维振荡器的系统记忆核采用Mittag-Leffler函数.基于线性系统理论,利用Mittag-Leffler函数和分数维导数的性质,推导出系统输出幅度(SPA)的解析表达式.在SPA与分数振荡器记忆时间的关系曲线上发现了随机多共振现象.在SPA与噪声扁平率和黏性阻尼系数的关系曲线上,出现了随机共振效应.SPA随着系统特征频率、驱动信号频率以及噪声相关时间的变化而非单调变化.