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.     

脉冲序列控制电流断续模式Buck变换器的动力学建模与边界碰撞分岔

通过建立一个开关周期内输出电容电荷变化量对应的输出电压变化量, 建立了工作于电感电流断续模式(discontinuous conduction mode, DCM)的脉冲序列(pulse train, PT)控制Buck变换器的近似离散时间模型, 研究了负载电阻及输入电压变化时PT控制DCM Buck变换器的边界碰撞分岔行为. 通过构造相应的迭代映射曲线, 分别分析了不同负载电阻时PT控制DCM Buck变换器的周期1、周期2和周期3运行轨迹的不动点稳定性, 揭示了PT控制DCM Buck变换器在不同周期态时的边界碰撞分岔的形成机理. 研究结果表明, 随参数变化, PT控制DCM Buck变换器始终运行在不同的周期态, 各周期态的切换由边界碰撞分岔引起, 李雅谱诺夫指数始终小于零. 利用PSIM电路仿真软件, 给出了不同负载电阻时的时域波形和相轨图. 实验结果验证了理论分析和仿真结果的正确性, 同时说明了本文动力学建模的可行性.     

荷控忆阻器等效电路分析模型及其电路特性研究

忆阻器是物理上新实现的具有记忆特性的基本二端电路元件. 根据φ-q关系式的泰勒级数形式构建了荷控忆阻器等效电路分析模型, 以三次非线性荷控忆阻器模型为例, 对不同参数条件下的荷控忆阻器进行了伏安关系、有无源性等电路特性的理论分析. 结果表明: 荷控忆阻器的伏安关系具有斜体“8”字形紧磁滞回线特性, 随其参数符号的不同, 荷控忆阻器呈现出无源性和有源性, 导致其电路特性发生相应的变化; 相比无源荷控忆阻器, 有源荷控忆阻器更适用于作为二次谐波信号产生电路使用. 制作了荷控忆阻器特性分析等效电路的实验电路, 实验测量结果很好地验证了理论分析结果. 关键词： 荷控忆阻器 等效电路 伏安关系 电路特性     

New robust chaotic system with exponential quadratic term

This paper proposes a new robust chaotic system of three-dimensional quadratic autonomous ordinary differential equations by introducing an exponential quadratic term. This system can display a double-scroll chaotic attractor with only two equilibria, and can be found to be robust chaotic in a very wide parameter domain with positive maximum Lyapunov exponent. Some basic dynamical properties and chaotic behaviour of novel attractor are studied. By numerical simulation, this paper verifies that the three-dimensional system can also evolve into periodic and chaotic behaviours by a constant controller.     

斜坡补偿电流模式控制开关变换器的动力学建模与分析

降压型、升压型和升压-降压型DC-DC变换器是应用广泛的基本开关DC-DC变换器.电流模式控制开关DC-DC变换器在较宽的电路参数范围内具有两个边界,基于开关切换前后电感电流的上升和下降斜率,建立了斜坡补偿电流模式控制开关DC-DC变换器的统一模型.该模型进行无量纲归一化处理后只有三个参数,可有效展示开关DC-DC变换器在电感电流连续传导模式(CCM)和电感电流不连续传导模式(DCM)时的动力学特性.利用此模型,导出了轨道状态发生转移时的两个分界线方程,由此确定了开关DC-DC变换器的稳定周期1域、CCM鲁棒混沌域和DCM弱混沌强阵发域三个工作状态区域.开关DC-DC变换器二维参数映射图和电流模式控制降压型DC-DC变换器的电路实验观察验证了由两条分界线划分工作状态域的正确性.     

Fast-Scale and Slow-Scale Subharmonic Oscillation of Valley Current-Mode Controlled Buck Converter

A valley current-mode （VCM） controfled buck converter with current source load （CSI） has complex phenomena of fast-scale and slow-scale subharmonic oscillations. The piecewise smooth switching model of the VCM controlled buck converter with CSI is established. It is found that attractive regions of fast-scale and slow-scale subharmonic oscillations exist in the bifurcation diagram, and two tori exist in the corresponding Poincare mapping. The research results by time-domain simulation indicate that U-type subharmonic oscillation （SO） constituted by SO and frequency-reduced subharmonic oscillation （FSO） exists in inductor current, and sine-type SO constituted by fast scale and low scale exists in output voltage respectively. Experimental results are given to verify the analysis and simulation results.     

三维四翼广义增广Lü系统

增广Lü系统是仅含有两个控制参数的三维混沌系统,可产生一个伪四翼吸引子.利用混沌反控制方法,通过在增广Lü系统中引入一个简单的线性状态控制器,提出了一个新三维混沌系统——广义增广Lü系统.新系统实现了一个真正的具有复合结构的四翼吸引子,它包含了两个镜像对称的子系统.理论分析、数值仿真和电路实验证明了广义增广Lü系统四翼吸引子的存在性,也阐述了广义增广Lü系统有着较增广Lü系统更加丰富的动力学特性. 关键词： 广义增广Lü系统 四翼吸引子 数值仿真 电路实验     

含指数项广义平方映射的分岔和吸引子

由平方映射延伸构造出了一类含指数项的广义平方映射,并由一维映射通过一次耦合项得到了二维映射.利用一参数分岔图、二参数动力学行为分布图、映射迭代曲线和吸引子相图等方法对这类广义平方映射进行了分析和仿真.研究结果表明：一维广义平方映射分布在一个单位区域内的,有着与单峰平方映射相类似的非线性动力学现象;而二维广义平方映射则存在Hopf分岔和锁频等现象,有着复杂多变、形状奇异的极限环和混沌吸引子. 关键词： 广义平方映射 分岔 迭代曲线 吸引子     

Transient chaos in smooth memristor oscillator

This paper presents a new smooth memristor oscillator, which is derived from Chua's oscillator by replacing Chua's diode with a flux-controlled memristor and a negative conductance. Novel parameters and initial conditions are dependent upon dynamical behaviours such as transient chaos and stable chaos with an intermittence period and are found in the smooth memristor oscillator. By using dynamical analysis approaches including time series, phase portraits and bifurcation diagrams, the dynamical behaviours of the proposed memristor oscillator are effectively investigated in this paper.