1.一种基于随机共振与混沌协同的井下微弱特征信号检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:建立双稳态Duffing系统随机共振模型,如下所示:3
其中,k是阻尼比,‑ax+bx是非线性恢复力,a和b是大于零的实系数,s(t)是特征信号,n(t)为背景噪声信号;
步骤2:对双稳态Duffing系统随机共振模型进行尺度变换;
步骤3:将尺度变换后的姿态测量信号输入双稳态Duffing系统随机共振模型,使系统输出处于混沌至大尺度周期的临界态;
步骤4:将两个双稳态Duffing系统随机共振模型的输出误差作为自适应控制器的输入,并根据两个双稳态Duffing系统随机共振模型方程建立控制目标;
步骤5:构造目标函数,即Lyapunov函数,如下所示:步骤6:根据基于最速梯度下降的自适应控制算法,计算目标函数随系统输出变化的梯度,进而得到关于λ、φ的两个伪梯度函数;
步骤7:对伪梯度函数进行迭代计算,直至控制目标收敛,得出系统稳定后的控制量u是钻具弱信号在Lyapunov稳定条件下关于幅值和相位的最优估计。
2.如权利要求1所述的一种基于随机共振与混沌协同的井下微弱特征信号检测方法,其特征在于,所述步骤S1中公式(1)的特征信号为s(t)=λcos(2πf0+φ),其中f是测量信号的实际频率值,引入变尺度系数R,且R=100·f0,t’=Rt,此时,微弱特征信号表示为:
3.如权利要求2所述的一种基于随机共振与混沌协同的井下微弱特征信号检测方法,其特征在于,所述步骤2对数值计算的步长进行尺度变换的步骤如下:步骤201:假设采样频率为fs,则数值计算的步长为dt=1/fs;
步骤202:引入变尺度系数R,数值计算步长变为:dt’=Rdt=R/fs (4);
步骤203:将信号输入双稳态Duffing系统随机共振模型,并令该信号的步长满足式(4),完成对随钻测量信号的频率重构。
4.如权利要求1所述的一种基于随机共振与混沌协同的井下微弱特征信号检测方法的分析系统,其特征在于,所述步骤4中的控制目标如下:令控制量
u=‑Ke1+3xxge1+θ1sinωt+θ2cosωt (9)其中,K是反馈增益,Ke1为 的线性近似;θ1、θ2分别作为 和的估计;a、φ分别表示待恢复信号的幅值和初相角。