无感忆阻型混沌系统研究及其电路设计

论文摘要

忆阻器是具有记忆特性的非线性元件,还具有功耗低、纳米尺寸、速度快、非易失性等特点。由于忆阻器的非线性及记忆性,它的加入使得电路很容易产生混沌,使混沌电路的设计更加灵活且可以缩减电路的物理尺寸。忆阻型混沌电路比一般混沌电路更容易产生复杂的混沌信号,更适合于需要利用混沌的场景。混沌电路中电感元件的存在使得电路的鲁棒性差,且由于电感所占物理空间大,不利于电路的集成。本文的主要工作是通过理论、数值、以及电路仿真分析研究忆阻器在混沌电路设计领域的应用,重点是研究不包含电感元件且电路结构简单的忆阻型混沌电路。主要研究成果和创新之处如下:(1)为了探索简洁型忆阻混沌电路,即包含元器件数目尽量少且不含电感元件的忆阻型混沌电路,将光滑三次压控忆阻器和光滑三次磁控忆阻器应用于由五个电路元器件构成的正弦振荡电路中,构建了一个仅含六个电路元器件的无感忆阻混沌电路。该电路具有三个线平衡点集,随电路参数和初始值变化的动力学行为丰富,具有共存无限多个吸引子的超级多稳态特性和复杂的状态转移行为。电路的Multisim仿真证实了理论与数值仿真的正确性。(2)以强化混沌,生成更为复杂的吸引子,如多涡卷或多翼混沌吸引子,且进一步简化无感忆阻型混沌电路为目标,采用两个不同的忆阻器、两个电容和一个电流反馈运算放大器,建立了一个既能产生多涡卷又能生成多翼吸引子,仅包含五个电路元器件的无感忆阻型混沌电路。电路具有有限个数的平衡点。调节单个电路参数,即可实现涡卷数目、翼数目改变,以及涡卷到翼的切换。此外,改变单个初始值,系统可在二翼、四翼、六翼和八翼之间的任意转换。电路具有多稳态特性、状态转移等复杂的现象。电路的Multisim仿真和电路实现结果都与数值模拟一致,验证了电路的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 忆阻型混沌电路
•     1.2.2 多翼混沌系统
•     1.2.3 多涡卷混沌系统
•   1.3 论文结构和研究内容
• 第2章 典型混沌系统
•   2.1 混沌
•     2.1.1 概念与特征
•     2.1.2 混沌判别方法
•   2.2 忆阻型混沌电路
•     2.2.1 忆阻器模型
•     2.2.2 忆阻型蔡氏混沌电路
•     2.2.3 基于文氏桥振荡电路的忆阻混沌电路
•     2.2.4 简单LCM忆阻型混沌电路
•     2.2.5 基于带通滤波器的包含两个忆阻器混沌电路
•   2.3 本章小结
• 第3章 具有三线平衡点集的简单无感忆阻型混沌电路
•   3.1 电路描述
•     3.1.1 忆阻器模拟电路建模
•     3.1.2 混沌电路的设计
•   3.2 系统基本动力学分析
•     3.2.1 耗散性与对称性
•     3.2.2 平衡点稳定性分析
•     3.2.3 随电路参数变化的分岔行为
•   3.3 系统多稳态行为分析
•     3.3.1 基于系统参数a的多稳态特性
•     3.3.2 基于忆阻器初始条件z（0）的超级多稳态特性
•   3.4 Multisim电路仿真
•   3.5 本章小结
• 第4章 生成多翼和多涡卷混沌吸引子的简单无感忆阻型混沌电路
•   4.1 电路描述
•     4.1.1 忆阻器模拟电路建模
•     4.1.2 混沌电路的设计
•   4.2 系统基本动力学分析
•     4.2.1 耗散性与对称性
•     4.2.2 平衡点及其稳定性分析
•     4.2.3 基于电路参数的分岔行为
•   4.3 基于忆阻器初始值的动力学分析
•   4.4 Multisim电路仿真以及电路实现
•   4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 个人简历
• 附录 B 攻读硕士学位期间完成的主要工作

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谭其威

导师: 曾以成

关键词: 忆阻器,混沌电路,振荡电路,多稳态,多翼吸引子

来源: 湘潭大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 湘潭大学

基金: 国家自然科学基金项目(61471310)

分类号: TN60;O415.5

DOI: 10.27426/d.cnki.gxtdu.2019.000162

总页数: 69

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