单参数Lorenz混沌系统的电路设计与实现

为了研究混沌系统的性质及其应用,采用分立元件设计并实现了单参数Lorenz混沌系统,系统参数与电路元件参数一一对应.通过调节电路中的可变电阻,观察到了该单参数系统的极限环、叉式分岔、倍周期分岔和混沌等动力学现象,以及该系统由倍周期分岔进入混沌的过程.研究了分数阶单参数Lorenz系统存在混沌的必要条件,找出了分数阶单参数Lorenz系统出现混沌的最低阶数以及最低阶数随系统参数变化的一般规律.电路仿真与电路实现研究表明,单参数Lorenz系统具有物理可实现性、丰富的动力学特性以及理论分析与实验结果的一致性.     

一个超混沌系统及其分数阶电路仿真实验

提出了一个新的四维自治超混沌系统，对其基本动力学特性进行了数值仿真和深入的研究.运用EWB软件对实现该超混沌系统的分数阶振荡器电路进行了仿真实验证实. 关键词： 分数阶超混沌系统 动力学行为 分数阶电路     

分数阶临界混沌系统及电路实验的研究

研究了分数阶临界混沌系统，设计了其分数阶电路结构.通过计算机仿真分析和电路实验，证实了分数阶临界混沌系统的混沌动力学行为. 关键词： 分数阶 临界混沌系统 电路     

超混沌分数阶Lü系统电路实验与追踪控制

对提出的新型超混沌Lü系统,研究了其分数阶混沌系统,通过数值仿真和电路实验,证实了分数阶超混沌Lü系统的混沌行为.利用分数阶系统稳定性理论,设计简单的线性反馈控制器,成功地实现了分数阶超混沌Lü系统的所有状态向量与正弦信号和任意不动点的追踪控制.仿真结果表明了该方法的有效性. 关键词： 分数阶Lü系统 超混沌系统 电路实验 追踪控制     

分数阶Newton-Leipnik系统的动力学分析

依据分数阶线性系统的稳定性理论,研究了具有双重混沌吸引子的Newton-Leipnik系统取不同分数阶时的动力学行为.研究表明该系统具有逆向Hopf分岔过程,即随着阶数的下降,分数阶Newton-Leipnik系统由双重混沌吸引子突变为单吸引子,其动力学行为将由混沌态历经短暂的周期态后收敛于稳定的平衡点.     

分数阶统一混沌系统的投影同步

改变系统参数计算了分数阶统一系统的最大Lyapunov指数和关联维数,研究了分数阶统一系统的动力学行为.基于线性系统的稳定判定准则,设计了一种同步方案,实现了分数阶统一混沌系统的投影同步.通过对分数阶Chen系统、分数阶Lü系统和分数阶类Lorenz系统投影同步的数值模拟,进一步验证了所提出方案的有效性.     

分数阶Liu系统与分数阶统一系统中的混沌现象及二者的异结构同步

对近几年提出的Liu混沌系统和统一混沌系统，研究了其分数阶系统的混沌动力学行为，发现低于三阶的两系统均存在混沌吸引子，且存在混沌的最低阶数仅为0.3，并计算了存在混沌时系统的最大Lyapunov指数，证明了混沌的存在性；利用Active控制技术实现了分数阶Liu系统与分数阶Lorenz系统及分数阶Lü系统的异结构同步.理论分析及数值实验都证明了该同步方案的有效性. 关键词： 分数阶Liu系统 分数阶统一系统 混沌 异结构同步     

负微分电导下晶闸管的动力学行为与混沌现象

研究了晶闸管处于负微分电导状态下的非线性动力学行为,推导了晶闸管动力学系统不稳定需满足的边界条件,解释了晶闸管混沌现象产生机理.建立了晶闸管的非线性动力学方程,分析了该动力学方程的线性稳定性.在此基础上根据Jacobi矩阵得到了系统不稳定需满足的边界条件,指出晶闸管的混沌行为并非只由负微分电导特性引起,还与外界条件和器件本身物理参数等因素有关.最后,通过数值仿真和实验研究证实了理论分析的正确性,从而完整地解释了晶闸管的倍周期分岔和混沌行为.     

基于Lyapunov方程的分数阶混沌系统同步

对阶次小于1的分数阶系统提出了基于Lyapunov方程的系统稳定性判定理论. 将该理论应用于分数阶混沌系统的同步,实现了未知参数的分数阶Lorenz混沌系统的自适应同步. 仿真结果证实了该理论的正确性. 关键词： 分数阶混沌系统 同步 Lyapunov方程 自适应     

分数阶共轭Chen混沌系统中的混沌及其电路实验仿真

研究了分数阶共轭Chen混沌系统的混沌行为, 给出了分数阶共轭Chen系统存在混沌吸引子的必要条件. 并设计了一种传递函数的新电路单元用来实现分数阶共轭Chen混沌系统, 利用Multisim2001电子工作平台进行了电路实验仿真. 数值模拟和电路实验仿真结果相符, 证实了分数阶共轭Chen系统确实存在混沌现象和所设计电路单元的有效性. 关键词： 分数阶 共轭Chen混沌系统 电路单元 电路仿真     

五阶压控忆阻蔡氏混沌电路的双稳定性

通过在蔡氏电路的耦合电阻支路中串联一个电感,采用压控忆阻替换蔡氏电路中的蔡氏二极管,提出了一种新颖的五阶压控忆阻蔡氏混沌电路.建立该电路的数学模型,从理论上分析了平衡点及其稳定性的演化过程.特别地,该电路在给定参数下只有一个不稳定的零平衡点,却形成了混沌与周期的非对称吸引子共存的吸引盆,意味着双稳定性的存在.进而利用数值仿真与PSIM电路仿真着重研究了本文电路在不同初始状态下产生的双稳定性现象及其形成机理.PSIM电路仿真结果与数值仿真结果一致,较好地验证了理论分析.借助分岔图、李雅普诺夫指数、相轨图和吸引盆进一步深入探讨了归一化五阶压控忆阻蔡氏系统依赖于系统初始条件的动力学行为.结果表明,该忆阻蔡氏系统在不同的初始条件下能够呈现出混沌吸引子与周期极限环共存的双稳定性现象.     

One to four-wing chaotic attractors coined from a novel 3D fractional-order chaotic system with complex dynamics

A novel 3D fractional-order chaotic system is proposed in this paper. And the system equations consist of nine terms including four nonlinearities. It's interesting to see that this new fractional-order chaotic system can generate one-wing, two-wing, three-wing and four-wing attractors by merely varying a single parameter. Moreover, various coexisting attractors with respect to same system parameters and different initial values and the phenomenon of transient chaos are observed in this new system. The complex dynamical properties of the presented fractional-order systems are investigated by means of theoretical analysis and numerical simulations including phase portraits, equilibrium stability, bifurcation diagram and Lyapunov exponents, chaos diagram, and so on. Furthermore, the corresponding implementation circuit is designed. The Multisim simulations and the hardware experimental results are well in accordance with numerical simulations of the same system on the Matlab platform, which verifies the correctness and feasibility of this new fractional-order chaotic system.     

蔡氏电路的功能全同电路与拓扑等效电路及其设计方法

基于经典蔡氏电路方程的电容电压与电感电流变量及其状态方程归一化特点,提出了三种标度化、优化的电路设计方法:一种是方程变量都为电压的5运放电源限幅蔡氏电路,便于大规模集成;两种二极管非线性构成的功能全同蔡氏电路,与限幅非线性电路优势互补,可供大规模集成的细胞神经网络系统设计;同时,给出了与蔡氏电路为微分同胚电路的优化三次方蔡氏电路.各电路设计方法适用于以三折线为主的三次型混沌电路.最后,将本文提出的电路设计方法应用于混沌保密通信,实验表明该方法具有实用性和一定的应用价值.     

基于Chua电路的四维超混沌忆阻电路

近年来,忆阻混沌电路受到国内外学者的广泛关注,然而目前四维忆阻系统往往只存在普通混沌(仅有一个正Lyapunov指数),本文通过用忆阻替换Chua电路中电阻的新途径,得出一个简单的四维忆阻电路,与仅含有限个孤立不稳定平衡点的大多已知系统不同,本系统存在无穷多个稳定和不稳定平衡点,研究发现该系统存在着极限环、混沌、超混沌等丰富的复杂行为,通过进一步数值分析和电路仿真实验,证实了超混沌吸引子的存在,从而解决了关于四维忆阻电路是否存在超混沌的疑问。     

Dichotomy of nonlinear systems: Application to chaos control of nonlinear electronic circuit

In this Letter a new method of chaos control for Chua's circuit and the modified canonical Chua's electrical circuit is proposed by using the results of dichotomy in nonlinear systems. A linear feedback control based on linear matrix inequality (LMI) is given such that chaos oscillation or hyperchaos phenomenon of circuit systems injected control signal disappear. Numerical simulations are presented to illustrate the efficiency of the proposed method.     

基于Lyapunov方程的分数阶新混沌系统的控制

新混沌系统是一种不同于Lorenz混沌系统、Chen混沌系统以及Liu混沌系统的新的三阶连续自治混沌系统.本文基于波特图的频域近似方法,提出了一种混合型电路单元来近似实现分数阶算子,并设计电路实现了2·7阶新混沌系统.基于Lyapunov方程的系统稳定性判定理论,设计了相应的控制器,实现了对分数阶新混沌系统的控制.     

One new fractional-order chaos system and its circuit simulation by electronic workbench

This paper proposes a new chaotic system and its fractional-order chaotic system. The necessary condition for the existence of chaotic attractors in this new fractional-order system is obtained. It finds that this new fractional-order system is chaotic for q 〉 0.783 if the system parameter m=6. The chaotic attractors for q=0.8, and q=0.9 are obtained. A circuit is designed to realize its fractional-order chaos system for q=0.9 by electronic workbench.     

分数阶Lorenz系统的分析及电路实现

频域传递函数近似方法不仅是常用的 分数阶混沌系统相轨迹的数值分析方法之一, 而且也是设计分数阶混沌系统电路的主要方法. 应用该方法首先研究了分数阶Lorenz系统的混沌特性, 通过对Lyapunov指数图、分岔图和数值仿真分析, 发现了其较为丰富的动态特性, 即当分数阶次从0.7到0.9以步长0.1变化时, 该分数阶Lorenz系统既存在混沌特性, 又存在周期特性, 从数值分析上说明了在更低维的Lorenz系统中存在着混沌现象. 然后又基于该方法和整数阶混沌电路的设计方法, 设计了一个模拟电路实现了该分数阶Lorenz系统, 电路中的电阻和电容等数值是由系统参数和频域传递函数近似确定的. 通过示波器观测到了该分数阶Lorenz系统的混沌吸引子和周期吸引子的相轨迹图, 这些电路实验结果与数值仿真分析是一致的, 进一步从物理实现上说明了其混沌特性. 关键词： 分数阶系统 Lorenz系统 分岔分析 电路实现