新三维混沌系统及其电路仿真

提出了一个新的不同于Lorenz系统和Chen系统的三维连续自治混沌系统.该系统含有五个参数,其中两个方程中各含有一个非线性乘积项.通过理论推导、数值仿真、Lyapunov指数谱、分岔图、Lyapunov维数、Poincare截面图研究了系统的基本动力学特性,并分析了改变不同参数时系统动力学行为的变化.最后设计了硬件电路并运用电子工作平台Multisim软件对该电路进行仿真实验,证实了该混沌系统的可实现性. 关键词： 混沌系统 Lyapunov指数 Poincare截面图 电路仿真     

一个新混沌系统及其电路仿真

提出了一个新的三维自治混沌系统,并对系统的基本动力学特性进行了深入研究, 得到系统的Lyapunov指数和维数,给出了系统数值仿真图、Poincaré 映射图、Lyapunov指数谱和分岔图, 重点分析了不同参数变化对系统动力学行为的影响.最后,设计了该混沌系统的硬件电路并运用Multisim软件 对该电路进行仿真实现,数值仿真和电路仿真证实了该混沌系统与以往发现的混沌系统并不拓朴等价, 是一个新的混沌系统.     

一种具有恒Lyapunov指数谱的混沌系统及其电路仿真

提出了一种新的具有恒Lyapunov指数谱的三维混沌系统,该系统含有六个参数,其中一个方程含有一个非线性乘积项,一个方程含有平方项.通过理论推导、数值仿真、Lyapunov维数、Poincare截面图、Lyapunov指数谱和分岔图研究了系统的动力学特性,并分析了不同参数变化对系统动力学行为的影响,其中,平方项系统参数变化时,系统的Lyapunov指数谱保持恒定,输出信号中的两维信号的幅值与参数呈幂函数关系变化,其指数为－1/2,第三维信号的幅值保持在同样的数值区间.最后,设计了该混沌系统的硬件电路并运用Multisim软件对该电路进行仿真实验,证实了该混沌系统的可实现性. 关键词： 混沌系统 恒Lyapunov指数谱 Poincare截面图 混沌电路     

永磁同步电机的混沌分析及其电路实现

作为一个非线性动力学系统,在一定参数范围和外部输入下永磁同步电机可以呈现非常复杂的混沌运动或极限环,其混沌特性较为显著.在永磁同步电机的非线性数学模型基础上,分析其分叉图、Lyapunov指数图谱和平衡点性质等非线性运动特性,并通过数字仿真得到验证.最后基于该模型设计了相应的模拟电路,实验结果和数字仿真一致. 关键词： 永磁同步电机 混沌 分形分析 电路实现     

新分数阶超混沌系统的研究与控制及其电路实现

为了提高混沌信号的复杂性,提出了一个新的分数阶四维超混沌系统,并对该系统的混沌动力学特性进行详细的理论分析和数值仿真,Maltab仿真证实了该分数阶超混沌系统存在混沌的最小阶数为3.2阶.同时运用Multisim软件对该系统进行电路实验仿真验证.最后设计了简单有效的线性反馈控制器,并进行电路实现,仿真结果证明了控制器是有效的. 关键词： 分数阶超混沌系统 动力学特性 电路仿真 反馈控制     

具有恒Lyapunov指数谱的新三维混沌系统分析与电路实现

构造一个新三维自治混沌系统,它是Lorenz系统、Chen系统和Lü系统的通式.通过其Lyapunov维数、Lyapunov指数谱、分岔图分析了当系统不同参数变化时的动力学特性.其Lyapunov指数谱说明该系统存在双恒Lyapunov指数混沌锁定;分岔图和状态变量幅值演变说明锁定后混沌系统的幅值与相位可以调节.最后,设计了该混沌系统的电路实现并用Multisim软件对该电路进行仿真,结果验证了理论分析与电路仿真具有一致性.     

蔡氏混沌电路实验的改进设计

改进实验以蔡氏混沌电路为核心进行对混沌现象的探究,通过Multisim软件对蔡氏电路进行仿真,按照仿真的元件参数进行实际电路的制作与调试。使用具有幅度衰减功能的探头作为声卡示波器的信号输入装置,进行混沌现象在虚拟仪器系统上的观测与记录,并利用有源模拟电感代替传统的无源电感进行对比实验。改进实验操作简单、测量准确,易于在日常教学活动中开展。     

基于忆阻器的多涡卷混沌系统及其脉冲同步控制

忆阻器是一种具有记忆功能和纳米级尺寸的非线性元件,作为混沌系统的非线性部分,能够提高混沌系统的信号随机性和复杂度.本文基于增广Lü系统设计了一个三维忆阻混沌系统.仅仅通过改变系统的一个参数,该系统能产生单涡巻、双涡卷和四涡巻的混沌吸引子,说明该系统具有丰富的混沌特性.首先对该忆阻混沌系统的基本动力学行为进行了理论分析和数值仿真,如平衡点稳定性、对称性,Lyapunov指数和维数,分岔图和Poincare截面等.同时,建立了模拟该忆阻混沌系统的SPICE(simulation program with integrated circuit emphasis)电路,给出了不同参数下的电路实验相图,其仿真结果与数值分析相符,从而验证了该忆阻混沌系统的混沌产生能力.由于脉冲同步只在离散时刻传递信息,能量消耗小,同步速度快,易于实现单信道传输,因而在混沌保密通信中更具有实用性.因此,本文从最大Lyapunov指数的角度实现了该忆阻混沌系统的脉冲混沌同步,数值仿真证实了忆阻混沌系统的存在性以及脉冲同步控制的可行性,为进一步研究该忆阻混沌系统在语音保密通信和信息处理中的应用提供了实验基础.     

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     

一个新的超混沌系统

基于一个新三维混沌系统,通过引入非线性控制器,构造出一个新的四维超混沌系统,并对该系统的动力学行为进行了研究,包括它的Lyapunov指数谱、分岔图等.分析表明,新的四维系统随着新引入的参数变化呈现周期、复杂周期、混沌及超混沌动力学行为;设计的硬件电路的实验结果也证实了相关结果. 关键词： 超混沌 Lyapunov指数 分岔图 混沌电路     

基于金属氧化物半导体晶体管Colpitts混沌振荡电路及其同步研究

用金属氧化物半导体(MOS)晶体管模型取代传统Colpitts混沌振荡电路中的三极管模型, 提出了一种基于MOS管的Colpitts混沌振荡电路. 通过合适的归一化方法, 得到了与基于三极管电路类似的状态模型. 平衡点的指标说明两种结构产生混沌的机理并不相同. 然后, 通过参数反演, 得到了详细的电路参数, 并用Pspice软件仿真得到了混沌吸引子和混沌信号的频谱图, 说明了此结构可在低电压下工作并且能产生高频率的混沌信号. 最后, 用误差反馈的方法实现了这种结构的同步. 关键词： Colpitts混沌 金属氧化物半导体晶体管 低电压 误差反馈同步     

一种最简的并行忆阻器混沌系统

在提出的一种压控忆阻器的基础上, 构造了最简的并联忆阻器混沌系统, 分析其动力学特性, 得到了该系统的Lyapunov指数和Lyapunov维数, 给出了时域波形、相图、Lyapunov指数谱、分岔图、Poincaré映射等. 利用EWB软件设计了该新混沌系统的振荡电路并进行了仿真实验. 研究结果表明, 忆阻器的i-v特性在参数的变化时, 并不保持斜“8”字形, 会变为带尾巴的扇形. 该混沌系统与磁控忆阻器混沌系统不同, 系统只有一个平衡点, 初始条件在系统能振荡的情况下不影响系统状态. 电路实验仿真结果和数值仿真具有很好的一致性, 证实了该系统的存在性和物理上可实现性. 关键词： 忆阻器 混沌电路 并联 动力学行为     

一类非线性相对转动系统的混沌运动及多时滞反馈控制

建立一类含非线性粘滑摩擦力的两质量非线性相对转动系统的动力学方程. 研究此非线性相对转动系统在外激励作用下的混沌运动及多时滞反馈控制. 当系统在外激励作用下处于混沌状态时, 考虑引入多时滞反馈对系统的混沌运动进行控制. 应用Melnikov理论给出系统在Smale意义下的混沌临界条件, 研究了多时滞反馈对系统运动及混沌临界值的影响规律. 并结合系统相图、Poincare截面图和功率谱分析多时滞反馈参数对系统混沌运动的控制作用. 关键词： 多时滞 相对转动 控制 数值仿真     

Dynamical analysis and circuit simulation of a new three-dimensional chaotic system

This paper reports a new three-dimensional autonomous chaotic system.It contains six control parameters and three nonlinear terms.Two cross-product terms are respectively in two equations.And one square term is in the third equation.Basic dynamic properties of the new system are investigated by means of theoretical analysis,numerical simulation,sensitivity to initial,power spectrum,Lyapunov exponent,and Poincar’e diagrams.The dynamic properties affected by variable parameters are also analysed.Finally,the chaotic system is simulated by circuit.The results verify the existence and implementation of the system.     

一种新的三维自治混沌系统

通过对蔡氏电路的研究,提出了一种新的混沌系统,并对该系统的基本动力学特性进行了深入研究,得到该系统的Lyapunov指数和Lyapunov维数,给出了相图、Lyapunov指数谱、分岔图、Poincaré映射以及功率谱等.利用OrCAD-PSpice软件设计了该新混沌系统的振荡电路并进行了仿真实验.研究结果表明,该系统与蔡氏电路产生的混沌吸引子并不拓扑等价,且该系统的参数变化范围较大,最大Lyapunov指数接近1,数值仿真和电路系统实验仿真具有很好的一致性,证实了该系统的存在性和物理上可实现性. 关键词： 混沌系统 Lyapunov指数谱 分岔图 电路实现     

一个具有完全四翼形式的四维混沌

本文通过引进一个非线性状态反馈控制器, 提出了一个新的四维混沌系统, 该混沌吸引子能在任何方向上都表现出四翼形式. 由于存在一个大的正李雅普诺夫指数, 混沌系统具有一些非常有趣和复杂的动力学行为. 对系统的一些基本动力学特性进行了数值模拟和理论分析, 如平衡点、耗散性、Poincaré映射、频谱、时域谱和混沌行为等. 通过对Lyapunov指数谱和分岔图的分析, 进一步研究了混沌行为的系统参数敏感性. 最后, 设计了一个实现四翼混沌系统的振荡电路, EWB观察结果与数值模拟结果具有良好的一致性.     

Implementation of an integrated op-amp based chaotic neuron model and observation of its chaotic dynamics

This paper presents a fully integrated circuit implementation of an operational amplifier (op-amp) based chaotic neuron model with a bipolar output function, experimental measurements, and analyses of its chaotic behavior. The proposed chaotic neuron model integrated circuit consists of several op-amps, sample and hold circuits, a nonlinear function block for chaotic signal generation, a clock generator, a nonlinear output function, etc. Based on the HSPICE (circuit program) simulation results, approximated empirical equations for analyses were formulated. Then, the chaotic dynamical responses such as bifurcation diagrams, time series, and Lyapunov exponent were calculated using these empirical equations. In addition, we performed simulations about two chaotic neuron systems with four synapses to confirm neural network connections and got normal behavior of the chaotic neuron such as internal state bifurcation diagram according to the synaptic weight variation. The proposed circuit was fabricated using a 0.8-μm single poly complementary metal-oxide semiconductor technology. Measurements of the fabricated single chaotic neuron with ± 2.5 V power supplies and a 10 kHz sampling clock frequency were carried out and compared with the simulated results.     

Chaos and chaotic control in a relative rotation nonlinear dynamical system under parametric excitation

This paper studies the chaotic behaviours of a relative rotation nonlinear dynamical system under parametric excitation and its control. The dynamical equation of relative rotation nonlinear dynamical system under parametric excitation is deduced by using the dissipation Lagrange equation. The criterion of existence of chaos under parametric excitation is given by using the Melnikov theory. The chaotic behaviours are detected by numerical simulations including bifurcation diagrams, Poincar map and maximal Lyapunov exponent. Furthermore, it implements chaotic control using non-feedback method. It obtains the parameter condition of chaotic control by the Melnikov theory. Numerical simulation results show the consistence with the theoretical analysis. The chaotic motions can be controlled to period-motions by adding an excitation term.