吸引子涡卷数量与分布的控制:系统设计及电路实现

在三维线性系统中引入两个分段线性函数,构造了一个代数方程较为简单的网格涡卷混沌系统.通过对引入的锯齿波函数和改进型锯齿波函数的零点配置,完成了该系统指数2平衡点的数量和分布设计,实现了系统所生成混沌吸引子的涡卷数量和涡卷分布的控制.利用运算放大器、乘法器等模拟元器件设计了相应的锯齿波函数电路、改进型锯齿波函数电路以及三维线性系统电路,实现了本文所提出的网格涡卷混沌系统.实验结果与理论分析和数值仿真结果一致,验证了混沌吸引子的涡卷数量和涡卷分布设计的可行性. 关键词： 混沌系统 吸引子 分段线性函数 电路实现     

一类多涡卷混沌吸引子及电路设计

提出了一种产生多涡卷混沌吸引子的方法并给出了相应的电路设计.该方法由若干个分段线性函数构成混沌系统的非线性函数,构造不同的分段数可以获得不同数量的涡卷混沌吸引子.数值仿真和EWB仿真结果表明了该方法的有效性. 关键词： 多涡卷混沌吸引子 分段线性函数 电路设计 电路实验结果     

基于电流反馈放大器的网格多涡卷混沌电路设计与实现

提出了一种仅用电流反馈放大器实现网格多涡卷混沌系统的方法.首先用电流反馈放大器设计非线性函数电路;再用电流反馈放大器设计网格多涡卷混沌电路,根据混沌吸引子参数确定电路参数,由于电流反馈放大器具有较好的频率特性和端口特性,使该电路的工作频率高、电路结构简单、使用元件少;最后,通过电路仿真验证该方法的可行性.     

基于混沌神经网络的单向Hash函数

提出了一种基于混沌神经网络的单向Hash函数，该方法通过使用以混沌分段线性函数作为输出函数的神经网络和基于时空混沌的密钥生成函数实现明文和密钥信息的混淆和扩散，并基于密码块连接模式实现对任意长度的明文序列产生128位的Hash值.理论分析和实验结果表明，提出的Hash函数可满足所要求的单向性，初值和密钥敏感性，抗碰撞性和实时性等要求. 关键词： 混沌神经网络 Hash函数 分段线性混沌映射 时空混沌     

基于Weiner模型超混沌lü系统的自适应辨识

为了能实时而有效地辨识参数不确定的超混沌lü系统,以便于对该系统进行控制或跟踪,本文提出了一种基于Wiener模型自适应分段线性(PWL)滤波器的超混沌系统辨识方法.Wiener模型的线性部分采用了线性横向滤波器,非线性部分用分段线性滤波器近似表示.根据最小均方误差准则导出了滤波器参数更新算法,并进一步推导出算法的收敛性条件.计算机仿真证实了该自适应滤波器辨识超混沌系统的有效性.该方法不仅克服了自适应线性滤波器难以辨识出这类强非线性系统,而且比其他非线性自适应滤波器的计算复杂性低得多.     

一种新的分段混沌系统的同步控制

利用状态观测器思想构造驱动和响应系统，实现了一个新近提出的分段线性混沌系统的同步控制，并且推导了两个不同初值的系统实现同步的充分条件.理论分析说明该方法对原系统结构没有特殊要求，无需求解Lyapunov函数，适合应用于分段混沌系统.仿真实验的良好结果验证了该算法的有效性，对于不同初值的分段系统均能实现快速同步.同时该算法适用于一类分段混沌系统的同步控制. 关键词： 分段线性混沌系统 状态观测器 同步控制     

基于线性反馈控制的不确定混沌系统的参数辨识

基于线性反馈控制方法和Lyapunov稳定性理论,研究了参数不确定系统的混沌同步和参数辨识,设计了普遍适用的参数自适应控制律,理论证明设计的控制器可使得两个结构相同但参数不同的混沌系统渐近地达到同步,并且可以辨识出响应系统的未知参数. Lorenz系统和蔡氏电路的数值仿真进一步表明了该方法的有效性. 关键词： 不确定混沌系统 同步 参数辨识 Lyapunov函数     

一类四维多翼混沌系统及其电路实现

提出了一种产生多翼蝴蝶混沌吸引子的新方法.基于三维Lorenz系统,通过增加一个状态变量和一个分段线性函数,构造出一个四维多翼混沌系统.分析了系统的平衡点和Lyapunov指数谱.最后,设计出一个模拟电路,进行了电路实验.电路实验结果与数值仿真结果相一致,验证了该方法的可行性和有效性.     

多涡卷高阶广义Jerk电路

提出在高阶Jerk系统中产生多涡卷混沌吸引子的一种电路设计与实现新方法.根据高阶Jerk方程，构造了一组具有参数控制的阶跃函数序列，在此基础上设计了产生多涡卷混沌吸引子的高阶广义Jerk电路.用这种方法设计电路的一个主要特点是通用性强，基于一种广义的电路形式，通过双掷开关切换，可分别实现多涡卷四阶和五阶两种不同类型的高阶Jerk电路，并由联动开关控制产生涡卷的数量.给出了在四阶和五阶Jerk电路中产生多涡卷混沌吸引子的计算机模拟和硬件实验结果. 关键词： 高阶广义Jerk电路 阶跃函数序列 多涡卷混沌吸引子 电路实验     

改进恒Lyapunov指数谱混沌系统的同步方法与特性研究

改进恒Lyapunov指数谱混沌系统的特殊的分段线性结构及其全局线性调幅参数与倒相参数的存在性,赋予了其同步体系新的可实现性与可调节性.依据广义同步的原理,构造合适的驱动系统与响应系统,可以实现恒Lyapunov指数谱混沌系统的广义同步;改变响应系统的参数,可实现完全同步与广义投影同步;改进恒Lyapunov指数谱混沌系统的全局线性调幅参数能对驱动与响应系统的状态变量幅值实施同步升降控制,倒相参数能对某一特定状态变量实施同步倒相控制.这种同步体系无需专门的控制器,结构简单,易于实现.文章最后设计了同步体系的实现电路,实验仿真结果证明了混沌同步方法的可行性,也验证了恒指数谱混沌系统特殊参数对同步体系状态变量幅值与相位的调控作用.     

A memristor oscillator based on a twin-T network

A novel inductance-free nonlinear oscillator circuit with a single bifurcation parameter is presented in this paper. This circuit is composed of a twin-T oscillator, a passive RC network, and a flux-controlled memristor. With an increase in the control parameter, the circuit exhibits complicated chaotic behaviors from double periodicity. The dynamic properties of the circuit are demonstrated by means of equilibrium stability, Lyapunov exponent spectra, and bifurcation diagrams. In order to confirm the occurrence of chaotic behavior in the circuit, an analog realization of the piecewise-linear flux-controlled memristor is proposed, and Pspice simulation is conducted on the resulting circuit.     

Multifolded torus chaotic attractors: design and implementation

This paper proposes a systematic methodology for creating multifolded torus chaotic attractors from a simple three-dimensional piecewise-linear system. Theoretical analysis shows that the multifolded torus chaotic attractors can be generated via alternative switchings between two basic linear systems. The theoretical design principle and the underlying dynamic mechanism are then further investigated by analyzing the emerging bifurcation and the stable and unstable subspaces of the two basic linear systems. A novel block circuit diagram is also designed for hardware implementation of 3-, 5-, 7-, 9-folded torus chaotic attractors via switching the corresponding switches. This is the first time a 9-folded torus chaotic attractor generated by an analog circuit has been verified experimentally. Furthermore, some recursive formulas of system parameters are rigorously derived, which is useful for improving hardware implementation.     

一类多折叠环面混沌吸引子

在双折叠环面混沌吸引子方程中构造一种具有多个分段线性化的奇函数，基于递归算法，导出可产生一类多折叠环面混沌吸引子的递归公式.通过适当选取各个分段线性区间的斜率值，利用所得的递归公式计算出分段线性化函数中各个平衡点和转折点之值，最终可产生一类多折叠环面混沌吸引子.给出了产生这类混沌吸引子的计算机数值模拟结果. 关键词： 双折叠环面混沌吸引子 多折叠环面混沌吸引子 递归算法     

基于Colpitts振荡器模型生成的多涡卷超混沌吸引子

基于三阶单涡卷混沌Colpitts振荡器模型,通过引入两个分段线性三角波函数,构造了一个新型四维多涡卷超混沌系统,生成了(2M+1)×(2N+1),(2M+1)和(2N+1)涡卷混沌和超混沌吸引子.利用相轨图、Poincar啨映射、Lyapunov指数谱和分岔图等方法,对新提出的四维多涡卷超混沌系统进行了动力学分析,结果表明,多涡卷超混沌系统的Hopf分岔点仅与控制参数有关,而涡卷数量和控制参数的混沌和超混沌范围随着转折点数量的增加而增加.此外,设计了一个实现四维多涡卷超混沌系统的模拟电路,实验输出与数值仿真的两个结果基本一致.     

改进型细胞神经网络实现的忆阻器混沌电路

在通用细胞神经网络单元的基础上,本文利用忆阻器本身的非线性实现了一种改进型细胞神经网络单元.通过连接4个改进的细胞神经网络单元导出了一种基于状态控制细胞神经网络的忆阻器混沌电路.为了验证该方法的正确性,采用通用的电子器件构建了一个忆阻器的模拟等效电路,并对提出的电路进行了实验分析.实验结果与数值仿真结果的一致性表明采用改进型的细胞神经网络可以有效地实现忆阻器混沌电路.     

基于有源广义忆阻的无感混沌电路研究

采用常见元器件等效实现一个广义忆阻器, 进而制作出一个电路特性可靠的非线性电路, 有助于忆阻混沌电路的非线性现象的实验展示及其所产生的混沌信号的实际工程应用. 基于忆阻二极管桥电路, 构建了一种无接地限制的、易物理实现的一阶有源广义忆阻模拟器; 由该模拟器并联电容后与RC桥式振荡器线性耦合, 实现了一种无电感元件的忆阻混沌电路; 建立了无感忆阻混沌电路的动力学模型, 开展了相应的耗散性、平衡点、稳定性和动力学行为等分析. 结果表明, 无感忆阻混沌电路在相空间中存在分布2个不稳定非零鞍焦的耗散区和包含1个不稳定原点鞍点的非耗散区; 当元件参数改变时, 无感忆阻混沌电路有着共存分岔模式和共存吸引子等非线性行为. 研制了实验电路, 该电路结构简单、易实际制作, 实验测量和数值仿真两者结果一致, 验证了理论分析的有效性.     

Modeling and Analysis of a Three-Terminal-Memristor-Based Conservative Chaotic System

In this paper, a three-terminal memristor is constructed and studied through changing dual-port output instead of one-port. A new conservative memristor-based chaotic system is built by embedding this three-terminal memristor into a newly proposed four-dimensional (4D) Euler equation. The generalized Hamiltonian energy function has been given, and it is composed of conservative and non-conservative parts of the Hamiltonian. The Hamiltonian of the Euler equation remains constant, while the three-terminal memristor’s Hamiltonian is mutative, causing non-conservation in energy. Through proof, only centers or saddles equilibria exist, which meets the definition of the conservative system. A non-Hamiltonian conservative chaotic system is proposed. The Hamiltonian of the conservative part determines whether the system can produce chaos or not. The non-conservative part affects the dynamic of the system based on the conservative part. The chaotic and quasiperiodic orbits are generated when the system has different Hamiltonian levels. Lyapunov exponent (LE), Poincaré map, bifurcation and Hamiltonian diagrams are used to analyze the dynamical behavior of the non-Hamiltonian conservative chaotic system. The frequency and initial values of the system have an extensive variable range. Through the mechanism adjustment, instead of trial-and-error, the maximum LE of the system can even reach an incredible value of 963. An analog circuit is implemented to verify the existence of the non-Hamiltonian conservative chaotic system, which overcomes the challenge that a little bias will lead to the disappearance of conservative chaos.     

忆阻混沌电路的分析与实现

具有记忆功能的忆阻器是除电阻器、电容器和电感器之外的第四种基本二端电路元件. 提出了由φ-q平面上的一条三次单调上升的非线性曲线来确定的光滑磁控忆阻器,它有着斜"8"字形的类紧磁滞回线的伏安特性曲线. 采用此忆阻器和负电导构成的有源忆阻器替换蔡氏混沌电路中的蔡氏二极管,导出了一个基于忆阻器的混沌振荡电路. 此外,利用常规的运算放大器和乘法器等元器件给出了有源忆阻器的等效电路实现形式. 理论分析、数值仿真和电路仿真结果一致,均表明忆阻混沌电路的动力学行为依赖于忆阻器的初始状态,在不同初始状态下存在混沌振荡、周期振荡或稳定的汇等不同的运行轨道. 关键词： 忆阻器 混沌电路 初始状态 等效电路