一类混沌电路的设计及其硬件实现

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1、广东工业大学硕士学位论文一类混沌电路的设计及其硬件实现姓名：凌永林申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：禹思敏20100501摘要摘要混沌理论是最近几十年才发展起来的活跃的前沿领域，是非线性科学的一个重要分支，与量子物理和相对论一起被称为二十世纪三项重要科学发现，是有序决定的无序从而类似随机的现象，对它的研究都具有重大意义和广阔的前景。最初，人们只是仅仅利用数学方法来进行分析。然而，利用计算机仿真和电路实验来研究和观察混沌现象开始于上个世纪80年代。近30年来在非线性的混沌电路领域，国内外在这一领域的研究已经取得了许多重要的成果。尤其是在多涡卷混沌

2、吸引子的研究方面，有众多研究混沌的专家、学者提出了多种产生混沌信号的新模型和硬件实现的新方法、新技术。本文在现有文献[35]基础上，进一步构造出一个与之对应的变形四阶混沌系统。该混沌方程是一个以符号函数为主要非线性函数的混沌系统，借助数学方法进行对该方程的平衡点、特征值、耗散性以及吸引子存在性等的分析，初步论证了该系统的混沌特性。并且进行一类混沌电路的设计与硬件电路实现深入研究。鉴于国际上基本采用电容、电感、电阻以及常用的非线性器件等来实现混沌电路，虽然电路设计简单，但存在参数调整不独立，不具有通用性的特点，而本文通过反相加法器、反相积分器、反相器和实现

3、阶跃函数的非线性电路，然后采用模块化的设计方法构成混沌电路。整个电路只由反相加法器、反相积分器、反相器三大模块构成，电路结构对称。具有直观性强，各个电路参数独立可调，互相不影响以及方便实际应用的优点。并且对该混沌电路方程进行详细的参数分析，最后文中给出了该四阶混沌系统的电路实验结果，数值仿真与硬件电路实验结果完全一致。。同时，本文通过构造多个阶跃函数系列的非线性函数，适当调整各项参数，实现在一个四阶混沌系统中产生多方向分布的网格状多涡卷混沌吸引子。基于硬件电路设计平台，通过双掷开关转换，并设计了相应的混沌电路来进行实验。文中给出了4涡卷、6涡卷、8涡卷、

4、10涡卷、12涡卷的网格状混沌吸引子的数值仿真与硬件电路实验结果。数值仿真与硬件电路实验结果完全一致，从而证实了此方法在混沌系统中产生网格状混沌吸引子的可行性。关键词：混沌吸引子，模块化设计，硬件实现，阶跃函数系列，EWB，电路实验广Sx．ik大学硕士学位论文AbstractChaotictheoryisonlydevelopedleadingandthemostactiveffomierinrecentdecades，whichisanimportantbranchofthenonlinearscience．Relativityandquantumph

5、ysicstogetherisknowsasthreeimportantdiscoveryinthetwentiethcentury．Ordertodeterminethedisorderissimilartoarandomphenomenon．Thestudyisofgreatsignificanceandbrandprospects．Initially,peoplesimplyusemathematicalmethodstoanalyzeit．However,usingcomputersimulationandcircuitexperimenttos

6、tudyandobservethechaosbeganinthe80soflastcentury．Domesticandinternationalresearchesinthisfieldhavemademanyimportantachievements，especiallythemulti-scrollchaoticattractors．Manyofchaoticexpertsandscholarshaveproposedavarietyofchaoticsignalgeneratednewmodelsandhardwareimplementation

7、ofthenewmethods，newtechnologiesinthefieldofnonlinearchaoticcircuitsintherecent30syears．Inthispaper,theexistingliterature[35]，basedonfurtherstructuraldeformationofafourth-orderchaoticsystem．Thechaoticequationisasymbolicfunctionasthemainnonlinearfunctionofthechaoticsystem．ItwouldUS

8、emathematicalmethodstoprovetheequationof