忆阻混沌电路设计及其在保密通信中的应用

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1、学校代码10530学号201330101203分类号TN911.23密级硕士学位论文忆阻混沌电路设计及其在保密通信中的应用学位申请人王维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○一六年五月十五日ThedesignofChaoticCircuitbasedonMemristorandItsApplicationsinSecureCommunicationCandidateWeiWangSupervisorProfessorYichengZengCollegeFacultyofPhysicsand

2、OptoelectronicEngineeringProgramElectronicScienceandTechnologySpecializationDesignofSignalProcessingandSystemDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDatethMay,15,2016摘要采用新型器件忆阻器设计忆阻型混沌电路是最近五年来混沌电路设计领域发展的一个新切入点。由忆阻器构建的混沌电路系统其动力学行为比采用传统方法提出的混沌电路更加复杂。其系统敏感性不仅表现出对电路参

3、数敏感，而且对忆阻器的初始状态值也有很强的依赖性。同时忆阻型混沌系统产生的振荡信号伪随机性更强，众多优点令其在传统工程领域的应用前景更为广阔。因此研究构建新型忆阻振荡电路与工程应用具有非常重要的价值。本文在设计新的忆阻器混沌振荡电路及保密通信应用上完成了如下工作：(1)利用分段线性磁通控制型忆阻器，设计了一个新的忆阻型四阶混沌振荡电路。采用常规的系统动力学分析手段研究了该四阶振荡系统的动力学行为，例如对称性、系统耗散性、平衡点集稳定性、相图、李雅普诺夫指数谱和分叉图等。仿真分析结果表明该振荡电路能产生一类特殊的类心形吸引子，且在电路参数的改变与非

4、线性元件忆阻器的作用下，倍周期分叉走向混沌和超混沌状态。(2)利用两个荷控光滑模型的忆阻器以及常见的线性电子元件电感、电容、负电阻等设计了一种新的五阶混沌振荡电路。研究了系统随电路参数和荷控忆阻器初始状态变量变化的非线性动力学特性。同时在分析中发现，含有两忆阻器的的混沌振荡电路不同于一般的混沌电路系统，其稳定性不仅由平衡点集的非零特征根决定，在一定的电路参数下，零特征根对含有两忆阻混沌振荡电路稳定性也有很大的影响。(3)采用驱动-响应同步法，完成了基于忆阻混沌系统的保密通信设计方案。在驱动-响应同步原理基础上，将分段模型忆阻器构造的四阶忆阻混沌系

5、统用于保密通信，设计了相应的驱动响应同步系统。再进一步通过忆阻混沌信号互相关、自相关性，完成数字保密通信设计方案。同时对保密通信系统中二进制数字信号的传送过程进行分析，仿真结果验证了系统保密方案的可行性与优点。本文提出的用新型非线性器件忆阻器构建忆阻型混沌振荡电路以及应用设计的新混沌系统到保密通讯工程领域，具有一定的研究应用价值。关键词：忆阻器；混沌电路；动力学分析；蔡氏电路；保密通信IAbstractThedesignofchaoticcircuitbasedonmemristorsturnintoanewentrypointofchaotic

6、circuit’sdesignationforthelastfiveyears.Comparingwithchaoticcircuitwhichproposedbythetraditionalmethods,thememristivechaoticcircuithavemorecomplexdynamicalbehaviors.Inadditiontothesensitivityofparametersofchaoticcircuit,systembehavioralsoheavilydependsonthetheinitialstateofme

7、mristor.Thesignalofmemristivechaoticcircuithasstongerpseudorandomness,whichmakeitenjoybroaderapplicationinthetraditionalengineeringapplications.Sothedesignofthememristivechaoticcircuitanditsengineeringapplicationhaveaveryimportantvalue.Inthispaper,Someworkonthedesignofmemrist

8、ivechaoticcircuitandconfidentialcommunicationsapplicationshavebeendo