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船舶螺旋桨鸣音时间序列混沌动力特性研究的中期报告

摘要：

本研究基于混沌理论与时间序列分析的方法，对船舶螺旋桨鸣音时间序列数据进行了混沌动力学特性的研究。主要内容包括对数据的预处理、混沌特征分析、动力学系统建模和分析方法等方面的研究。

通过对数据的预处理，包括去趋势处理和归一化处理，得到了更加平稳的时间序列数据。通过分析时间序列的自相关函数和功率谱分布，确定了时间序列的滞后阶数和频率范围。然后，采用延迟坐标重构方法、相空间重构方法和Poincare截面法等方法，对时间序列数据进行了混沌特征分析，并绘制了相图、Lyapunov指数曲线、分岔图等混沌特征图谱。

在此基础上，构建了船舶螺旋桨鸣音动力学系统的数学模型，并利用MATLAB软件对模型进行了数值模拟，得到了系统的时间序列数据。通过对模拟数据进行混沌特征分析，结果表明系统呈现出典型的混沌动态行为，具有高度的敏感性和不可预测性。最后，讨论了研究结果的实际意义和应用前景。

关键词：船舶螺旋桨鸣音；时间序列；混沌动力学；延迟坐标重构；相空间重构；Poincare截面

Abstract：

Basedonchaostheoryandtimeseriesanalysis,thisstudyinvestigatesthechaoticdynamiccharacteristicsofshippropellernoisetimeseriesdata.Themaincontentincludesdatapreprocessing,chaosfeatureanalysis,dynamicsystemmodelingandanalysismethods.

Throughpreprocessingthedata,includingdetrendingandnormalization,amorestationarytimeseriesdatawasobtained.Byanalyzingtheautocorrelationfunctionandpowerspectrumdistributionofthetimeseries,thelagorderandfrequencyrangeofthetimeseriesweredetermined.Then,usingthedelaycoordinatereconstructionmethod,phasespacereconstructionmethod,andPoincaresectionmethod,thechaosfeaturesofthetimeseriesdatawereanalyzed,andchaosfeaturemapssuchasphasediagrams,Lyapunovindexcurves,andbifurcationdiagramsweredrawn.

Basedonthis,amathematicalmodelofthedynamicsystemofshippropellernoisewasconstructed,andMATLABsoftwarewasusedtonumericallysimulatethemodeltoobtainthetimeseriesdataofthesystem.Byanalyzingthesimulateddataforitschaosfeatures,theresultsshowedthatthesystemexhibitedtypicalchaoticdynamicbehaviorwithhighsensitivityandunpredictability.Finally,thepracticalsignificanceandapplicationprospectsoftheresearchresultswerediscussed.

Keywords:shippropellernoise;timeseries;chaosdynamics;delaycoordinatereconstruction;phasespacereconstruction;Poincaresection.