多涡卷吸引子产生新方法与忆阻型混沌电路设计

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1、学校代码10530学号201230101248分类号TN711.4密级硕士学位论文多涡卷吸引子产生新方法与忆阻型混沌电路设计学位申请人洪庆辉指导教师曾以成教授学院名称物理与光电工程学院学科专业电子科学与技术研究方向信号处理及系统设计二○一五年六月八日ANewMethodofGeneratingMulti-scrollattractorsandCircuitDesignbasedonMemristorCandidateQinghuiHongSupervisorProfesserYichengZengCollegeSchoolofPhysicsandOptoelectronicsProgra

2、mElectronicsScienceandTechnologySpecializationSignalProcessingandSystemDesignDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune8th,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法

3、律后果由本人承担。／作者签名；良巧曰期典户年６月豕曰乂学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名Ｊ；曰期：批女年６月ｇ曰导师签名；曰期：５矣月Ｓｒ曰；３Ｕ贵摘要多涡卷混沌吸引子与传统的双涡卷混沌吸引子相比，具有更多的密钥参数及更复杂的动力学特性，因此其更适合混沌保密通信

4、。近二十年来，国内外研究者对多涡卷混沌吸引子产生方法进行了大量探索。但得到的构造方法大体相同，均是通过构造不同的非线性函数从而达到产生多涡卷混沌吸引子的目的。此类方法存在的主要问题是数学运算复杂，电路实现困难。因此寻找一种简便的多涡卷实现方法，打破传统方法中设计各类复杂非线性函数的限制，将为多涡卷混沌电路走向实际应用产生便利。将第四种基本电子元件忆阻器应用到混沌电路设计中，是近年来混沌电路发展的一个新方向。与传统混沌电路相比，忆阻混沌电路具有更复杂的混沌特性。随着混沌理论在实际工程中应用越来越广泛，如何更好的利用忆阻器的非线性，设计各类新型忆阻型混沌电路，具有重要的实际意义。着眼于混沌实

5、际应用中的重点问题出发，本论文的主要工作集中在多涡卷混沌吸引子产生方法研究和忆阻混沌电路设计两个方面。具体研究内容及成果总结如下：(1)提出了一种基于脉冲控制法的混沌多涡卷实现方法。该法只要在双涡卷混沌系统中特定位置加入合适的脉冲源，即可实现系统平衡点的平移或扩展，从而实现多涡卷混沌吸引子的产生。将该方法成功应用于蔡氏电路，Jerk系统及模拟Lorenz系统中，产生一系列不同的多涡卷和多翼蝴蝶混沌吸引子。相比传统方法，新方法无需构造系统非线性控制函数，及设计复杂实现电路。因此该方法无论在数学分析还是在电路实现上，都简化了多涡卷混沌电路的设计。(2)提出了一种复合混沌吸引子的系统实现方法。

6、首先构造一个统一的混沌系统，即当系统参数取不同的值时，该系统可分解成两个子系统，相应得到两类混沌吸引子。然后用脉冲信号去实现系统参数的不同取值，即可实现子系统混沌吸引子的复合。利用该法成功实现Lorenz系统族下三类吸引子的两两复合，Matlab与电路仿真结果均验证了该方法的有效性。设计三类不同的忆阻混沌电路，得到一系列不同的混沌吸引子。(3)对蔡氏电路进行改造，设计了一个含两种忆阻器的五阶混沌电路。采用常规动力学分析手段研究了系统的动力学特性。利用基本元器件设计了忆阻器模拟器，并对所设计混沌电路进行Pspice仿真。得到的Pspice仿真结果与理论分析一致。(4)采用LC振荡器和磁控忆

7、阻器设计了一种新的混沌电路。动力学分析表明改变电路参数，可产生双涡卷、单涡卷、周期态等不同相轨道。为了实现电路的混沌控制，设计了一种模拟时滞反馈控制电路，Matlab仿真结果表明该控制器可实现了I所提混沌电路的稳定控制。最后设计了相应的电路实验，从示波器上观察到了混沌吸引子及混沌控制相图。(5)选择电流反馈运算放大器作为有源器件，同时巧妙利用该器件的端口特性将四种基本元件(电阻，电容，电感，忆阻器)进行有机结合，得到一系列新的忆阻混