Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634840)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система

Теория стохастических систем, находящихся под действием широкополосного стационарного шума, фильтрованного в области низких частот (580,80 руб.)

0   0
Первый авторГуз Сергей Анатольевич
АвторыСвиридов Михаил Викторович
ИздательствоМ.: Университетская книга
Страниц224
ID590590
АннотацияПредставлены результаты исследования стохастических систем, находящихся под действием шума, фильтрованного в области низких частот. Раскрыты основные понятия, модели и методы, использованные в исследовании, а также отличительные черты белых, красных и зеленых шумов. Показано, что в простейшем случае шум представляет собой производную по времени от случайного стационарного процесса, например процесса Орнштейна - Уленбека. Подробно исследован зеленый шум в одномерных и некоторых других системах. Рассмотрены вопросы моделирования систем с белыми и зелеными шумами на компьютере с предикторными и корригирующими алгоритмами. Даны программы, построенные на их основе.
Кому рекомендованоДля физиков, математиков, а также для широкого круга специалистов в области электроники и численного моделирования сложных систем.
ISBN978-5-98699-160-3
УДК519.62
ББК22.193
Гуз, С.А. Теория стохастических систем, находящихся под действием широкополосного стационарного шума, фильтрованного в области низких частот / М.В. Свиридов; С.А. Гуз .— Москва : Университетская книга, 2016 .— 224 с. : ил. — ISBN 978-5-98699-160-3 .— URL: https://rucont.ru/efd/590590 (дата обращения: 27.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

С.А. Гуз, М.В. Свиридов Теория стохастических систем, находящихся под действием широкополосного стационарного шума, фильтрованного в области низких частот 2016 Москва Университетская книга УДК 519.62 ББК 22.193 Г93 Г93 Гуз С.А. <...> Теория стохастических систем, находящихся под действием широкополосного стационарного шума, фильтрованного в области низких частот: монография / С.А. Гуз, М.В. Свиридов. <...> Показано, что в простейшем случае шум представляет собой производную по времени от случайного стационарного процесса, например процесса ОрнштейнаУленбека. <...> Подробно исследован зеленый шум в одномерных и некоторых других системах. <...> Шумы в системе фазовой автоподстройки частоты . <...> Броуновское движение частицы в косинусном наклонном потенциале . <...> Зеленый шум в одномерных стохастических системах . <...> Система фазовой автоподстройки частоты первого порядка . <...> Передемпфированная броуновская частица в уединенном потенциале . <...> Броуновское движение под действием импульсного зеленого шума . <...> Вращательная диффузия трехмерного объекта при воздействии зеленого шума . <...> Стохастические системы с флуктуирующей локализацией потенциала . <...> Броуновская частица в сложном пилообразном (ratchet) потенциале . <...> В частности, подробно исследован шум, для которого исходный стационарный процесс является процессом ОрнштейнаУленбека. <...> 1, при определенных условиях зеленый шум может проявиться в системах синхронизации первого и второго родов, броуновском движении, лазерных гироскопах, джозефсоновском переходе и ряде других систем. <...> Для исследования характеристик таких систем разработан новый вариант метода усреднения Крылова – Боголюбова, который позволяет рассматривать большие интенсивности шума уже в нулевом приближении. <...> В этом случае на первый план выходят среднее и корреляционная функция шума. <...> Пропорциональная зависимость 2 Ψτ достаточно быстро уменьшается с ростом || |( ) | O )− ζ () ζ ρ ( 2 σ от времени обычно называется законом диффузии [3 <...>
Теория_стохастических_систем,_находящихся_под_действием_широкополосного_стационарного_шума,_фильтрованного_в_области_низких_частот.pdf
С.А. Гуз, М.В. Свиридов Теория стохастических систем, находящихся под действием широкополосного стационарного шума, фильтрованного в области низких частот 2016 Москва Университетская книга
Стр.1
УДК 519.62 ББК 22.193 Г93 Г93 Гуз С.А. Теория стохастических систем, находящихся под действием широкополосного стационарного шума, фильтрованного в области низких частот: монография / С.А. Гуз, М.В. Свиридов. – М.: Университетская книга, 2016. – 224 с. ISBN 978-5-98699-160-3 Представлены результаты исследования стохастических систем, находящихся под действием шума, фильтрованного в области низких частот. Раскрыты основные понятия, модели и методы, использованные в исследовании, а также отличительные черты белых, красных и зеленых шумов. Показано, что в простейшем случае шум представляет собой производную по времени от случайного стационарного процесса, например процесса Орнштейна – Уленбека. Подробно исследован зеленый шум в одномерных и некоторых других системах. Рассмотрены вопросы моделирования систем с белыми и зелеными шумами на компьютере с предикторными и корригирующими алгоритмами. Даны программы, построенные на их основе. Для физиков, математиков, а также для широкого круга специалистов в области электроники и численного моделирования сложных систем. УДК 519.62 ББК 22.193 ISBN 978-5-98699-160-3 © Гуз С.А., Свиридов М.В., 2016 © Университетская книга, 2016
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ......................................................................................................5 Глава 1. Основные понятия, модели, методы ....................................................6 § 1.1. Белые, красные и зеленые шумы ......................................................6 § 1.2. Шумы в синхронизируемом радиогенераторе ................................18 § 1.3. Шумы в кольцевом лазере ...............................................................28 § 1.4. Шумы в системе фазовой автоподстройки частоты .......................33 § 1.5. Шумы в джозефсоновском переходе ...............................................36 § 1.6. Броуновское движение частицы в косинусном наклонном потенциале ......................................................................................41 § 1.7. Проблема Крамерса .........................................................................54 § 1.8. Окрашенный (красный) шум ..........................................................64 § 1.9. Метод усреднения ............................................................................75 § 1.10. Численные алгоритмы ...................................................................87 Глава 2. Зеленый шум в одномерных стохастических системах ......................91 § 2.1. Усреднение в стохастических системах, находящихся под действием внешнего зеленого шума ...............................................91 § 2.2. Система фазовой автоподстройки частоты первого порядка .......102 § 2.3. Параметрические явления .............................................................114 § 2.4. Передемпфированная броуновская частица в уединенном потенциале ....................................................................................125 § 2.5. Процесс диссоциации ....................................................................133 § 2.6. Броуновское движение под действием импульсного зеленого шума ...............................................................................................138 Глава 3. Зеленый шум в некоторых стохастических системах ......................147 § 3.1. Вращательная диффузия трехмерного объекта при воздействии зеленого шума .........................................................147 § 3.2. Особенности усреднения в нелинейных системах второго порядка ..........................................................................................153 § 3.3. Стохастические системы с флуктуирующей локализацией потенциала ....................................................................................156
Стр.3
4 Оглавление § 3.4. Броуновская частица в сложном пилообразном (ratchet) потенциале ....................................................................................178 § 3.5. Движение броуновской частицы в уединенной потенциальной яме .......................................................................186 Приложение 1. Формулировка теоремы о связи системы стохастических уравнений с многомерным уравнением Фоккера – Планка [20]...................................194 Приложение 2. Аналитическое решение уравнения Фоккера – Планка ...195 Приложение 3. Принцип усреднения, когда быстрое движение есть случайный процесс [292] ....................................................200 Приложение 4. Достаточные условия существования зеленого шума........202 Литература ....................................................................................................207
Стр.4
220 Литература 299. Хеерман Д.В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике. – М.: Наука, 1990. – 176 с. 300. Rao N.J., Borwankar J.D., Ramkrishna D. // SIAM J. Control, 1974. V. 12. P. 124. 301. Guz S.A., Sviridov M.V. “Green” noise in quasistationary stochastic systems // Chaos, 2001. V. 11. P. 605–610. 302. Гуз С.А. Движение броуновской частицы во флуктуирующем периодическом потенциале // ЖЭТФ, 2002. Т. 122. С. 188–197. 303. Guz S.A., Ruzavin I.G., Sviridov M.V. Green noise in stochastic systems // Noise in physical systems and 1/f fluctuations еd. G. Bosman. – Singapore: World Scientific, 2001. P. 598–601. 304. Sviridov M.V., Guz S.A., Mannella R. Catastrophes in locking systems driven by green noise // Proceedings of SPIE, 2003. V. 5114. P. 219–227. 305. Гуз С.А., Красников Ю.Г., Свиридов М.В. Движение броуновской частицы под действием «зеленого» шума // Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. – Долгопрудный, Моск. обл.: Изд-во МФТИ, 2001. 306. Прохоров Ю.В., Розанов Ю.А. Теория вероятностей. Основные понятия. Предельные теоремы. Случайные процессы. – М.: Наука, 1967. – 496 с. 307. Курс высшей математики. Интегральное исчисление. Функции нескольких переменных. Дифференциальные уравнения под ред. И.М. Петрушко – СПб.: Лань, 2006. – 640 с. 308. Guz C.A., Mannella R., Sviridov M.V. Brownian particle driven by “green” noise in a solitary well // Noise and Fluctuation еd. J. Sicula. – Brno, CNRL s.r.o., 2003. P. 101–104. 309. Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ. – М.: Мир, 1977. Т. 2. – 728 с. 310. Press W.H., Teukolsky S.A., Vetterling W.T., Flannery B.P. Numerical recipes in C++. – Cambridge: Cambridge University Press, 2002. – 1004 p. 311. Подбельский В.В. Язык СИ++. – М.: Финансы и статистика, 2003. – 560 с. 312. Гуз С.А., Свиридов М.В. Дрейф квазичастиц в периодическом потенциале под действием «зеленого» шума // В Тр. междунар. конф. «Оптика, оптоэлектроника и технологии». – Ульяновск: УлГУ, 2001. С. 139. 313. Арсеньев А.Р., Гуз С.А., Свиридов М.В. «Зеленый» шум и синхронизация // Радиотехника и электроника, 1998. Т. 43. С. 415–420. 314. Guz S.A., Ruzavin I.G., Sviridov M.V. Slow dynamics in systems driven by “green” noise // AIP Conference Proseedings, 2000. V. 511. P. 509–514. 315. Schwartz M. Information Transmission, Modulation and Noise. – N.Y., McGraw Hill. 1990. – 561 c. 316. Jones D.G.C., Sayers M.D., Allen L. Mode self-locking in gas lasers // J. Phys. A., 1968. V. 2. P. 95. 317. Ibanescu M., Johnson S.G., Roundy D. et al. Anomalous dispersion relations by symmetry breaking in axially uniform waveguides // Phys. Rev. Lett., 2004. V. 92. P. 063903-1. 318. Ghulinyan M., Galli M., Toninelli C. et al. Wide-band transmission of nondistorted slow waves in one-dimensional optical superlattices // Appl. Phys. Lett., 2006. V. 88. P. 241103. 319. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. – М.: Наука, 1978. – 792 с. 320. Смит Р. Полупроводники. – М.: Мир, 1982. – 560 с.
Стр.220
Литература 221 321. Епифанов Г.И., Мома Ю.А. Твердотельная электроника. – М.: Высшая школа. 1986. – 304 с. 322. Mingaleev G.S., Tytnev A.P., Gerasimov B.P., Kulchitskaya I.A. Numerical analysis of the transient radiation-induced conductivity in the framework of the Rose-FowlerVaisberg formalism // Phys. a status solid (a), 2006. V. 93. P. 251. 323. Martikainen J.-P. Bose-Einstein condensation in shallow traps // Phys. Rev. E, 2001. V. 63. P. 043602. 324. Parker N.G. Deformation of dark solutions in ingomogeneous Bose-Einstein condensates // J. Phys. B, 2003. V. 36. P. 2891. 325. Carpentier A.V., Michinel H., Rodas-Verde M.I. Analysis of an atom laser based on the spatial control of the scattering length // Phys. Rev. A, 2006. V. 74. P. 013619. 326. Ohno A., Hanna J., Dunlap D.H., Cabral A. Extraction of trap distribution in organic semiconductors by transient photocurrent // Japanese J. of Appl. Phys., 2004. V. 43. P. L460. 327. Gehm M.E., O’Hara K.M., Savard T.A., Thomas J.E. Dynamics of noise-induced heating in atom traps // Phys. Rev. A, 1998. V. 58. P. 3914. 328. Marshall J.M. The interpretation of pulsed-excitation transient photoconductivity in disordered semiconductors // Philosophical Magazine Part B, 2000. V. 80. P. 1705. 329. Hwang W., Kao K.C. Studies of theory of single and double injection in solids with a Gaussian trap distribution // Solid state electronics, 1976. V. 19. P. 1045. 330. Friedman N., Kaplan A., Davidson N. Dark optical traps for cold atoms // Advances in atomic, molecular, and optical physics, 2002. V. 48. P. 99. 331. Meyrath T.P., Schreck F., Hanssen J.L. et al. A high frequency optical trap for atoms using Hermite-Gaussian beams // Optics express, 2005. V. 13. P. 2843. 332. Celotta R.J., Stroscio J.A. Trapping and moving atoms on surfaces // Advances in atomic, molecular, and optical physics, 2005. V. 51. P. 363. 333. Coulett P., Vandenberghe N. Chaotic dynamics of a Bose-Einstein condensate in a double-well trap // J. Phys. B, 2002. V. 35. P. 1593. 334. Каплан И.Г. Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий. – М.: Наука, 1982. – 312 с. 335. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика. – М.: Наука, 1975. – 552 с. 336. Решетняк С.А., Шелепин Л.А. Квазистационарные распределения в кинетике. – М.: ИПО «Автор», 1996. – 296 с. 337. Гуз С.А. Процесс диссоциации при действии «зеленого» шума // ДАН, 2007. Т. 414. С. 633–635. 338. Guz S.A., Nikulin M.G., Sviridov M.V. Brownian motion in tilted potential driven by green impulse noise // Proc. SPIE, 2006. V. 6417. P. 641708-1 – 641708-8. 339. Гуз С.А., Никулин М.Г., Свиридов М.В. Работа системы синхронизации при действии «зеленого» импульсного шума // Радиотехника и электроника, 2010. Т. 55. С. 203–205. 340. Titterton D.H., Weston J.L. Strapdown Inertial Navigation Technology, Second Edition. Progress in Astronautics and Aeronautics Series, 207. – N.Y.: AIAA, 2004. – 574 p. 341. Favro L.D. Theory of the rotational Brownian motion of a free rigid body // Phys. Rev., 1960. V. 119. P. 53. 342. Валиев К.А., Иванов Е.Н. Вращательное броуновское движение // УФН, 1973. Т. 109. С. 31.
Стр.221
222 Литература 343. McConnell J. Rotational Brownian Motion and Dielectric Theory. – London: Academic Press, 1980. – 300 p. 344. Компанеец А.С. Курс теоретической физики. – М.: Просвещение, 1975. – 480 с. 345. Покровский В.Н. Напряжение, вязкость и оптическая анизотропия суспензии жестких эллипсоидов // УФН, 1971. Т. 105. С. 625–643. 346. Бранец В.Н., Шмыглевкий И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. – М.: Наука, 1992. – 280 с. 347. Виленкин Н.Я. Специальные функции и теория представлений групп. – М.: Наука. 1965. – 588 с. 348. Демидович Б.П. Лекции по математической теории устойчивости. – М.: Наука, 1967. – 472 с. 349. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 1. Механика. – М.: Наука, 1974. – 520 с. 350. Guz S.A., Sviridov M.V. Spatial rotation droven by random angular velocity (colored noise) // Fluctuation and noise letters, 2005. V. 5. P. L499–L505. 351. Гуз С.А., Красников Ю.Г., Рузавин И.Г., Свиридов М.В. Метастабильные состояния частицы в потенциальной яме при воздействии «зеленого» шума // Тез. докл. XLII науч. конф. Моск. физ.-техн. ин-та. – М.: Из-во НИЧ МФТИ, 1999. Ч. 4. С. 138–140. 352. Кэлли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах. – М.: Мир, 1974. – 504 с. 353. Каневский И.Н. Неразрушающие методы контроля. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 243 с. 354. Арнольд В.И. Теория катастроф. – М.: Наука, 1990. – 128 с. 355. Guz S.A., Mannella R., Sviridov M.V. Catastrophes in Brownian motion // Phys. Lett. A, 2003. V. 317. P. 233–241. 356. Reimann P., Hänggi P. Introduction to the physics of Brownian motors // Appl. Phys. A, 2002. V. 75. P. 169–178. 357. Astumian R.D. Thermodynamics and Kinetics of a Brownian Motor. Science, 1997. V. 276. Р. 917–922. 358. Landa P.S. Noise-induced transport of Brownian particles with consideration for their mass // Phys. Rev. E, 1998. V. 58. P. 1325–1333. 359. Reimann P. Brownian motors: noisy transport far from equilibrium // Phys. Rep. 361, 2002. Р. 57–265. 360. Doering C.R. Stochastic ratchet // Phys. A, 1998. V. 254. P. 1–6. 361. Magnasco M.O. Forced Thermal Ratchets // Phys. Rev. Lett., 1993. V. 71. Р. 1477–1481. 362. Simiu E., Frey M.R. Melnikov processes and noise-induced exits from a well // Journal of Engineering mechanics, 1996. V. 122. P. 263. 363. Bao J.D., Abe Y., Zhuo Y.Z. Inhomogeneous friction leading to current in periodic system // Phys. A 265, 1999. Р. 111–118. 364. Гуз С.А., Никулин М.Г., Свиридов М.В. Броуновское движение в уединенной потенциальной яме в ограниченной твердотельной структуре // Акуст. ж., 2010. Т. 56. C. 16–25. 365. Гуз С.А., Свиридов М.В. Квазистационарная динамика частицы в ловушке при действии «зеленого» шума // Тр. междунар. конф. «Оптика полупроводников». – Ульяновск: УлГУ, 2000. С. 67.
Стр.222
Литература 223 366. Гуз С.А., Свиридов М.В. «Зеленый» шум в системах синхронизации // Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах (метрология, диагностика, технология) // Мат. докл. науч.-метод. сем. – М.: МНТРЭС им А.С. Попова, МЭИ (ТУ), 2002. С. 18–24. 367. Sviridov M., Guz S. Brown movement in complex asymmetric periodic potential under the influence of colored noise // Bulletin of the American Physical Society, http://meetings.aps.org/link/BAPS.2011.MAR.Q39.12. 368. Гуз С.А. Броуновское движение в сложном ассиметричном периодическом потенциале под действием окрашенного шума // Докл. РАН 2011, Т. 441. С. 612–615. 369. Гуз С.А. Влияние зеленого шума на систему фазовой автоподстройки частоты // Радиотехника и электроника, 2014. V. 59. P. 657–663. 370. Гуз С.А., Маннелла Р., Свиридов М.В. Гармонический и субгармонический режимы в системах синхронизации при внешнем «зеленом» шуме // Радиотехника и электроника, 2007. Т. 50. С. 1383–1390.
Стр.223
Научное издание С.А. Гуз М.В. Свиридов Теория стохастических систем, находящихся под действием широкополосного стационарного шума, фильтрованного в области низких частот Монография Редактор Комарова Е.В. Корректор Нотик А.А. Верстка и дизайн Моисеев А.М. ООО Литературное агентство «Университетская книга» Юридический адрес: 105120, г. Москва, ул. Нижняя Сыромятническая, д. 5/7, стр. 8. Почтовый адрес: 111024, г. Москва, ул. Авиамоторная, д. 55, корп.31. Тел.: (495) 221-50-16, 981-51-12 Подписано в печать 25.11.2015. Формат 60×90/16. Печать офсетная. Печ. л. 14. Тираж 500 экз. Заказ № По вопросам приобретения и издания литературы обращайтесь: 111024, Москва, ул. Авиамоторная, д. 55, корп. 31, офис 305 Тел.: (495) 981-51-12; 955-78-30; +7 (985) 165-36-36 Электронная почта: universitas@mail.ru Дополнительная информация на сайте http://www.logos.ru
Стр.224