混沌的控制与同步

阐述了混沌控制与同步研究的基本思想和主要方法，并介绍了其应用和发展方向．     

基于生成对抗网络的混沌激光同步优化

提出并验证了一种基于深度学习的混沌激光同步优化方案,在共同外腔半导体激光器驱动注入同步系统中,引入生成对抗网络对初始的混沌同步信号进行优化。所提方案的主要优点在于：实现了混沌信号的时延标签抑制和复杂度提升;显著改善了混沌信号幅值分布的对称性;大幅降低了驱动端和本地端的相关性,提升了同步系统的私密性。此外,将优化后的混沌信号应用于物理熵源,在高质量混沌同步的基础上,验证了速率高达4.1 Gbit/s、误码率低于10-3的高速同步物理随机数产生。     

自由电子激光中的混沌现象及控制

本文评述了高技术项目之一自由电子激光（下文中简记为ＦＥＬ）中的混沌问题。着重讨论了ＦＥＬ中电子运动和光场发展的不稳定性与混沌现象，以及电子相空间运动轨道的混沌与光场混沌的控制、利用等。在讨论过程中，利用了混沌理论研究中的一些典型方法，如作Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面，画电子的相空间运动轨道，计算Ｌｉａ－ｐｕｎｏｖ指数，作功率谱等。从而揭示ＦＥＬ中各种稳定、不稳定、及混沌等现象的内在规律性。最后，针对探索ＦＥＬ的新概念、ＦＥＬ技术的发展等问题，本文提出了一些具体的建议。     

激光Maxwell-Bloch 方程时空混沌网络的同步研究

研究了激光Maxwell-Bloch 方程时空混沌网络的同步问题.对单模激光Maxwell-Bloch方程进行了修正. 以N个修正后具有时空混沌特性的单模激光Maxwell-Bloch方程作为网络节点构成复杂网络. 在考虑到网络连接过程中,节点时空混沌系统中的参量可能受到某种干扰而与实际值产生微小偏差的情况下,采用网络第一个节点的时空混沌系统同时并行驱动其余N-1个时空混沌系统达到同步. 进一步通过仿真模拟验证了同步方案的有效性.     

激光混沌同步和解码以及优化

进行了激光混沌模拟信号(0.1—10GHz)和数字信号(0.2和0.3Gbit/s)以及频率键控调制解调等研究，优化分析了调制信号的频率和幅度等对同步误差和解调的影响以及激光器混沌键控速率极限；分析了彻底同步和伪同步，并优化分析了系统参数失配、反馈系数对同步误差以及同步时间的影响. 关键词： 激光 混沌 同步 解码 优化     

电光双稳态系统的混沌控制与同步

根据长延时状态下电光双稳系统的特点,提出了实现其混沌控制与同步的具体方案.数值模拟的结果表明：适当选取驱动强度及驱动系统的状态,不仅可以实现对响应系统不同周期状态的稳定控制,还可以实现驱动系统与响应系统间的广义混沌同步.以最大李雅普诺夫指数为标准,给出了实现混沌同步的参数范围.     

基于间歇性参数自适应控制的混沌同步

提出了在两个不同参数混沌系统的同步中基于间歇性参数自适应的控制方法.在选择合适的间歇反馈周期N和反馈系数r的情况下,可以获得满意的同步结果.以logistic映射为例进行了计算机模拟.结果表明:适当选取反馈系数r,可以以很小的控制代价实现预定的同步目的. 关键词： 混沌同步 间歇控制 自适应控制     

基于LSTM的激光混沌同步通信

针对激光混沌保密通信系统中混沌信号接收双方硬件参数难以完全匹配的问题,用长短期记忆神经网络对发射端产生的大量混沌加密信号和部分载波信号进行充分训练,最终得到一个与发射端激光器系统高度相似的神经网络模型,并用此非线性模型代替接收端进行解密,实现了2 Gbit/s的混沌同步通信。该方法明显降低了混沌同步的复杂性。探讨了不同节点数量、耦合系数以及信噪比对于同步通信的影响,结果表明同步系数可以高达0.999 966,均方根误差达到10^-3量级,误码率低至10^-10量级。最后通过图像传输系统验证了方案的可行性。     

基于追踪控制的混沌异结构同步

针对连续混沌系统，提出一种混沌异结构同步追踪控制方案.利用Lyapunov方法证明了当受控系统满足Lipchitz条件时，即可使其状态输出指数收敛到任意给定的参考信号.设计的控制器结构对不同的混沌系统具有统一的形式，可实现任意混沌系统之间的异结构同步.数值仿真进一步表明了该方法的有效性. 关键词： 混沌系统 追踪控制 同步     

利用单模激光Lorenz系统实现异结构混沌系统混沌同步

对混沌同步问题进行了研究。设计了一种同步控制器来实现异结构混沌系统之间的混沌同步。减少了控制器的数量,仅用一个控制器就能实现这一同步控制。同时,控制器只需在目标和响应系统中提取一个易提取信号即可实现,从而大大降低了同步代价,便于实际应用。以单模激光Lorenz系统和coullet系统为例,验证了这种控制器的有效性。仿真模拟结果表明,在控制器的作用下,coullet系统所有状态变量严格地跟踪了单模激光Lorenz系统的混沌轨迹,两者迅速地达到完全同步。该设计的控制方法可用于任意混沌系统,具有一定的普适性。     

激光混沌并联同步及其在全光逻辑门中的应用研究

提出多量子阱激光器混沌“主-从-响应”式结构同步系统,研究其并联同步在光学逻辑门中的应用. 利用一个注入多量子阱激光器混沌系统注入驱动实现了两个响应多量子阱激光系统的混沌并联同步,同时还获得了“主-从”式结构的混沌同步. 基于响应子系统的混沌并联同步思想,提出了全光逻辑门的基本理论模型并定义了计算原则与方法. 利用光的外部调制方法对两个驱动光进行调制与控制,让两个响应子系统实现同步与非同步,使系统获得了并具有全光逻辑门函数功能与特点,并成功地进行了数字逻辑计算. 具体提出了全光XNOR、NOR、NOT等逻辑门及逻辑计算方法,数值模拟结果证明了系统方案的可行性. 关键词： 混沌 同步 逻辑门 多量子激光器     

The signal synchronization transmission of a spatiotemporal chaos network constituted by a laser phase-conjugate wave

The signal synchronization transmission of a spatiotemporal chaos network is investigated.The structure of the coupling function between connected nodes of the complex network and the value range of the linear term coefficient of the separated configuration in state equation of the node are obtained through constructing an appropriate Lyapunov function.Each node of the complex network is a laser spatiotemporal chaos model in which the phase-conjugate wave and the unilateral coupled map lattice are taken as a local function and a spatially extended system,respectively.The simulation results show the effectiveness of the signal synchronization transmission principle of the network.     

激光时空混沌模型的加权网络投影同步

提出了一种实现加权网络时空混沌投影同步的方法.通过构造合适的Lyapunov函数,确定了加权网络中连接节点之间耦合函数的结构以及网络节点状态方程中分离配置的线性项的系数矩阵的取值范围.以Bragg声光双稳系统作为局域函数,单向耦合映像格子作为空间扩展系统构成激光时空混沌模型.通过仿真模拟检验了采用激光时空混沌模型作为网络节点的加权网络的投影同步效果.结果显示,对于任意的节点之间耦合强度的权重值,加权网络的投影同步均可以实现. 关键词： 投影同步 加权网络 时空混沌 Bragg声光双稳系统     

基于滑模控制法实现规则网络的混沌同步

利用滑模控制法研究了规则网络的混沌同步问题. 将针对一个混沌系统进行控制或驱使一个混沌系统同步于另一个 混沌态的滑模控制法推广到由多个混沌系统构成的复杂网络的同步研究中. 设计了网络滑膜面以及控制输入, 并依据稳定性理论分析了它们的有效性. 选取Duffing系统和Coullet系统作为网络节点构成的规则网络为例进行了仿真模拟.     

Synchronous implementation of optoelectronic NOR and XNOR logic gates using parallel synchronization of three chaotic lasers

The parallel synchronization of three chaotic lasers is used to emulate optoelectronic logic NOR and XNOR gates via modulating the light and the current. We deduce a logical computational equation that governs the chaotic synchronization, logical input, and logical output. We construct fundamental gates based on the three chaotic lasers and define the computational principle depending on the parallel synchronization. The logic gate can be implemented by appropriately synchronizing two chaotic lasers. The system shows practicability and flexibility because it can emulate synchronously an XNOR gate, two NOR gates, and so on. The synchronization can still be deteceted when mismatches exist with a certain range.     

Spatiotemporal chaos synchronization of an uncertain network based on sliding mode control

The sliding mode control method is used to study spatiotemporal chaos synchronization of an uncertain network.The method is extended from synchronization between two chaotic systems to the synchronization of complex network composed of N spatiotemporal chaotic systems.The sliding surface of the network and the control input are designed.Furthermore,the effectiveness of the method is analysed based on the stability theory.The Burgers equation with spatiotemporal chaos behavior is taken as an example to simulate the experiment.It is found that the synchronization performance of the network is very stable.     

最近邻耦合网络的时空混沌同步研究

本文进行了最近邻网络的时空混沌同步研究.以时空混沌系统作为网络的节点,基于Lyapunov稳定性定理,通过确定网络的最大Lyapunov指数,得到了实现网络完全同步的条件.采用Fisher-Kolmogorov时空混沌系统作为网络节点实例进行了仿真模拟,获得了理想的同步效果.进一步研究了有界噪声影响下网络的同步性能,结果显示它具有较强的抗干扰能力.     

全局耦合网络的参量辨识与时空混沌同步

研究了参量未知的离散型时空混沌系统构成全局耦合网络的参量辨识与同步问题.首先将Milosavljevic所设计的控制律加以推广.利用推广后的控制律进行了网络节点时空混沌系统中未知参量的有效辨识,并完成了该网络的完全同步.进一步以物理中具有时空混沌行为的一维对流方程的离散形式作为实例进行了仿真分析. 关键词： 同步 参量辨识 全局耦合网络 时空混沌     

非线性耦合完全网络的时空混沌同步

利用N个Fitzhugh-Nagumo模型作为网络节点,通过非线性耦合构成完全网络,研究了这种网络的时空混沌同步问题.首先给出了复杂网络中连接节点之间的非线性耦合函数的一般性选取原则.进一步基于Lyapunov稳定性定理,理论分析了实现网络同步的条件以及控制增益的取值范围.最后,通过仿真模拟检验了以Fitzhugh-Nagumo模型作为网络节点所构成的完全网络的时空混沌同步效果.仿真结果表明,这种完全网络不但同步快速有效,而且网络规模的大小对网络同步稳定性的影响不敏感. 关键词： 同步 复杂网络 时空混沌 非线性耦合