Colpitts混沌振荡电路及其功耗

用Matlab对Colpitts混沌振荡电路进行模拟和分析.随着开环增益的增大,系统逐渐从周期态进入混沌态,而且吸引子只是单涡卷折叠吸引子.参照混沌吸引子的性质,对电路中三极管的功率和其他元件的功率进行了模拟分析,并计算平均值,证实了三极管的平均功率为负值,其绝对值小于1 W,并且与电路中其他元件功率总和大小相等,符号相反.     

四阶Colpitts混沌振荡器

提出了一种新的四阶Colpitts混沌振荡器.理论设计与电路实验表明,在三阶Colpitts混沌振荡器中的电感两端并联一个电容器C₃,可构建出一种四阶Colpitts混沌振荡器.当C₃的取值变化时,电路的谐振频率随之改变,从而使该振荡器经过倍周期分岔进入混沌状态.对四阶Colpitts混沌振荡器的平衡点、分岔和李氏指数等基本动力学问题进行了分析.最后通过数值仿真和电路实验证实了这一方法的可行性. 关键词： 四阶Colpitts混沌振荡器 混沌吸引子 电路实现     

单电子晶体管与金属氧化物半导体混合电路构造的一维离散混沌系统研究

基于单电子晶体管与金属氧化物半导体混合结构构造出一种一维离散混沌系统. 研究了单电子晶体管与金属氧化物半导体串联混合结构的电压传输特性,并建立了相应的N型分段线性函数模型. 基于该模型实现了一维离散映射系统,分析了它的一维映射过程、分岔图和Lyapunov指数谱等动力学特性. 最后利用单电子晶体管与金属氧化物半导体混合电路设计出该离散混沌系统的电路结构,仿真验证与理论分析一致. 研究结果表明,利用单电子晶体管与金属氧化物半导体混合结构设计的离散混沌电路不仅结构非常简单,功耗很低, 而且有利于混沌系统的集成和应用.     

一种恒Lyapunov指数谱混沌吸引子及其Jerk电路实现

基于Colpitts方程,提出了一种新的三维混沌吸引子.该混沌吸引子在系统变幅参数改变时,输出混沌信号中的两维信号的幅值随着参数作线性变化,第三维信号的幅值保持在同样的数值区间,而系统的Lyapunov指数谱却保持恒定.该混沌系统通过改造Colpitts混沌系统归一化方程中的指数项为绝对值项而得到.通过相图、庞加莱映射、功率谱以及Lyapunov指数,证明了该混沌吸引子的存在性.对这种新型混沌吸引子的基本动力学行为予以分析,基于Lyapunov指数谱阐述并论证了该系统能够呈现周期态和混沌态.最后,给出该特 关键词： Colpitts系统 恒定Lyapunov指数谱 混沌吸引子 分岔图     

复杂Dynamos混沌系统的追踪控制与同步

基于系统稳定性理论,设计合适的新型非线性反馈控制器,实现复杂Dynamos混沌系统的状态向量与任意给定的不同参考信号追踪广义投影同步.以追踪控制超混沌系统、混沌系统、正弦余弦信号以及不动点为例,通过改变比例因子,可以获得多个不同混沌系统之间的异结构广义投影同步以及与正弦波形的广义同步,或者将复杂Dynamos混沌系统控制到期望的平衡点.数值仿真进一步表明了该方法的有效性. 关键词： 复杂Dynamos混沌系统 追踪控制 广义投影同步 平衡点     

复杂Dynamos混沌系统的追踪控制与同步

基于系统稳定性理论，设计合适的新型非线性反馈控制器，实现复杂Dynamos混沌系统的状态向量与任意给定的不同参考信号追踪广义投影同步.以追踪控制超混沌系统、混沌系统、正弦余弦信号以及不动点为例，通过改变比例因子，可以获得多个不同混沌系统之间的异结构广义投影同步以及与正弦波形的广义同步，或者将复杂Dynamos混沌系统控制到期望的平衡点.数值仿真进一步表明了该方法的有效性.     

基于直接延迟反馈的混沌反控制

在混沌有益时，有目的地产生混沌已经成为混沌学研究的热点问题，本文提出直接延迟反馈实现混沌的反控制，在非混沌系统中产生了混沌.该方法与间接延迟反馈控制方法相比，控制更加简单，更易于实现.该方法与Pyragas提出的延迟反馈混沌控制方法的控制器结构相同，因此，这种直接延迟反馈控制方法可以在需要混沌时产生混沌，不需要混沌时控制混沌，实现混沌控制和反控制的统一，为设计者提供最大的灵活性.针对参数处于非混沌区的Chen系统和Lorenz系统的仿真结果表明了该混沌反控制方法的有效性. 关键词： 混沌 反控制 直接延迟反馈     

Liu混沌系统的线性反馈同步控制及电路实验的研究

研究了新型混沌系统——Liu混沌系统的同步控制问题，基于Liu混沌系统的混沌特性，采用线性反馈控制方法，给出了实现Liu混沌系统同步的控制参数取值范围，数值仿真和电路实验证实了该方法的有效性. 关键词： Liu混沌系统 线性反馈控制 混沌同步 电路     

高斯切趾型光纤布拉格光栅外腔半导体激光器的混沌输出特性

基于光反馈半导体激光器(SL)速率方程模型,理论仿真研究了高斯切趾型光纤布拉格光栅(GAFBG)反馈SL(GAFBGF-SL)混沌输出的延时特征(TDS)以及混沌带宽特性.结果表明:随着反馈强度的增加,GAFBGF-SL表现出由准周期进入混沌的动力学演化路径;通过合理选择GAFBG布拉格频率与SL中心频率之间的频率失谐及反馈强度,GAFBGF-SL混沌输出的TDS能得到有效抑制(低于0.02);通过进一步绘制混沌信号TDS及带宽在GAFBG布拉格频率与SL中心频率之间的频率失谐和反馈强度构成的参量空间中的分布图,确定了获取弱TDS、宽带宽光混沌信号的参数范围.     

混沌系统的时间延迟同步误差分析

对Pecora和Carroll的混沌自同步方案的延迟同步误差进行了研究.在计算机上对Lorenz混沌系统伪装的延迟同步误差进行了模拟:给定系统参数,对应不同延迟时间,得出了均方误差与采样步长的关系曲线;给定系统参数和延迟时间,对应不同采样步长,得到了混沌时间序列的误差曲线;给定采样步长,对应不同的系统参数,获得了混沌时间序列的尺度效应和均方误差与采样步长的关系曲线.提出了减小延迟同步误差的一些方法,得到一些对混沌同步和混沌控制应用有意义的结果. 关键词： 混沌同步 时间同步 误差分析     

混沌Lur’e系统的线性输出反馈同步

针对一类特殊的混沌Lur’e系统,以系统最后一状态变量作为驱动信号进行误差的线性输出反馈,提出一个同步的全局控制规律,并证明了同步的渐近稳定性.最后以蔡氏振子为例进行仿真,验证该同步方法的有效性. 关键词： 混沌同步 输出反馈 Lur’e系统 蔡氏振子     

激光混沌串联同步以及混沌中继器系统理论研究

提出混沌通信中继器设想，建立半导体激光器激光混沌全光中继器物理模型，理论证明了激光混沌中继器系统的同步.数值实现了发射系统、中继器系统、接收系统的混沌同步，分析了系统反馈系数和同步误差以及同步时间的关系.模拟了中继器系统在激光混沌保密通信中的应用，分别给出了具有正弦信号调制频率0.2GHz和数字信号0.2Gb/s速率的混沌通信以及同步误差分析，表明混沌中继器系统确能改善和提高激光混沌通信的解码质量.分析了中继器系统的带宽和20Gb/s高速率数字信号混沌通信以及同步误差，给出了具有正弦信号调制频率0.1—2 关键词： 混沌 同步 激光器 中继器     

Pragmatical generalized synchronization of chaotic systems with uncertain parameters by adaptive control

A new kind of generalized synchronization of two chaotic systems with uncertain parameters is proposed. Based on a pragmatical asymptotical stability theorem and an assumption of equal probability for ergodic initial conditions, an adaptive control law is derived so that it can be proved strictly that the common null solution of error dynamics and of parameter dynamics is actually asymptotically stable, i.e. these two identical systems are in generalized synchronization and the estimated parameters approach the uncertain values. It is called pragmatical generalized synchronization. Finally, two numerical examples are studied for two Quantum-CNN oscillator chaotic systems to show the effectiveness of the proposed generalized synchronization strategy with a double Duffing chaotic system as a goal system.     

连续混沌调频信号的动力学设计与分析

提出了基于连续混沌时间尺度变换的连续混沌调频信号动力学设计理论,并以Colpitts电路为例给出了具体的实现模型.通过吸引子重构和Lyapunov指数分析,阐述了连续混沌调频信号的动力学特性.结果显示连续混沌调频信号的最大Lyapunov指数与混沌信号的最大Lyapunov指数相同;连续混沌调频信号的动力学设计实现方式简单且系统参数易于控制,同时信号形式与数学意义上的连续混沌调频信号保持一致.     

自调频混沌系统及其调频码耦合同步

提出了一个闭环自调频混沌系统, 对压控振荡器输出进行采样, 采样值经非线性变换后产生控制压控振荡器下一时刻频率的调频码. 利用一维分岔图、二维分岔图和Lyapunov指数等研究了该系统的动力学行为; 并利用峰值均值功率比、频谱以及输出信号的相关函数等分析了该系统的应用特性. 研究表明, 该系统有复杂的动力行为, 展现分岔、多稳态和混沌等现象, 产生的信号具有低峰值均值功率比和宽频带的特性. 同时还讨论了利用调频码实现系统同步的可能性, 证实了简单的控制器可以实现自调频系统的同步. 在电路实验中, 压控振荡器用数字频率合成技术实现, 实验结果与理论分析一致. 关键词： 混沌 多稳态 峰值均值功率比 同步     

基于单向注入垂直腔面发射激光器系统的密钥分发

随机源对于信息理论安全的密钥分发至关重要,本文提出了一种基于单向注入垂直腔面发射激光器系统的密钥分发方案.首先基于单向注入的方式产生无时延特征的激光混沌信号,并通过单向注入驱动两个从激光器产生带宽增强的混沌同步信号.然后经过采样、量化以及异或等后处理,生成密钥流.数值仿真结果表明,在单阈值情况下,合法用户之间的误比特率低至1%左右,合法用户与窃听者之间的误比特率都高于10%;在双阈值情况下,误比特率可以低至10^-6.最后,对生成的密钥流进行了NIST随机性测试.该方案有效地增强了密钥分发的安全性.     

Theoretical and experimental studies of parameter estimation based on chaos feedback synchronization

In this paper, we perform theoretical and experimental studies of parameter estimation based on chaos feedback synchronization. The Chua chaotic system is applied as the original system, and its time series of a single variable is applied as a feedback variable to drive a simulative system. The simplex method is employed to minimize the synchronization error in the simulative system to iteratively approach the original system parameters. Furthermore, the effects of feedback function, feedback weight, and noise are investigated. The parameter estimation method based on feedback synchronization shows its robustness to noise perturbation. Finally, the circuit experiment of parameter estimation is implemented in order to examine its practical applicability. The original Chua circuit parameters can be well approached from its recorded time series of a single variable. The results show the parameter estimation method based on feedback synchronization may be capable of estimating real system parameters from a chaotic time series.     

Synchronization and parameter identification of one class of realistic chaotic circuit

In this paper, the synchronization and the parameter identification of the chaotic Pikovsky--Rabinovich (PR) circuits are investigated. The linear error of the second corresponding variables is used to change the driven chaotic PR circuit, and the complete synchronization of the two identical chaotic PR circuits is realized with feedback intensity k increasing to a certain threshold. The Lyapunov exponents of the chaotic PR circuits are calculated by using different feedback intensities and our results are confirmed. The case where the two chaotic PR circuits are not identical is also investigated. A general positive Lyapunov function V, which consists of all the errors of the corresponding variables and parameters and changeable gain coefficient, is constructed by using the Lyapunov stability theory to study the parameter identification and complete synchronization of two non-identical chaotic circuits. The controllers and the parameter observers could be obtained analytically only by simplifying the criterion dV/dt<0 (differential coefficient of Lyapunov function V with respect to time is negative). It is confirmed that the two non-identical chaotic PR circuits could still reach complete synchronization and all the unknown parameters in the drive system are estimated exactly within a short transient period.     

SYNCHRONIZATION FOR A CLASS OF CHAOTIC SYSTEMS BASED UPON OBSERVER THEORY

A new synchronization theorem for a class of chaotic systems is presented based on nonlinear observer theory. We take the first state variable of the drive system as the driving scalar signal. Its linear feedback gain is a function of a free parameter. It is proven that global synchronization can be attained through simple linear output error feedback. This approach is illustrated by the WGY hyperchaotic system and Chua's oscillator.