混沌通信实验仪及应用软件

介绍了混沌通信实验仪的5组基本构成模块,通过模块式的组合,可以实现对混沌电路及混沌同步特点的观察和研究.该实验仪可以通过混沌掩盖的加密方法对模拟信号进行加密,也可以用混沌键控的方法对数字信号进行加密.     

非线性伏安特性实验数据处理的研究

用FD-UI-A非线性元件伏安特性实验仪测量了普通二极管和稳压二极管伏安特性,研究了用软件处理非线性数据的过程.研究结果表明,普通二极管和稳压二极管的伏安特性呈现出非线性,但其-呈良好的线性关系,其斜率反映了二极管材料的导电特性.     

用可调可读电阻探究非线性混沌电路实验

将FD-NCE-II非线性混沌电路实验仪接入可调可读电阻,使实验者在观察相图变化的同时读出电阻R的变化情况,得出电路出现平衡态、分岔以及涡旋状态时的电阻值及其范围。另外通过对比电路初始状态的电阻值,还可以探究非线性电路对初始参数的敏感性。     

基于PASCO系统的混沌摆实验

基于PASCO系统研制了受周期外力驱动的混沌摆实验仪,调节混沌摆系统的参量可演示非线性动力学特征行为,描绘了无驱动及有驱动下的系统相位图,并分析了初值敏感性、奇异性(奇异吸引子)现象.应用混沌摆的动力学方程,进行Matlab仿真实验.实验结果表明:混沌摆实验系统动力学的性质依赖于振动频率值,系统驱动振幅必须大于一定阈值是混沌相出现的必要条件.     

一种非线性动力学系统混沌现象的深入研究

本文在实验教学中引入一种非线性混沌摆系统,通过调节混沌摆的驱动力周期演示了该非线性动力学系统出现混沌现象的过程,从而让学生了解混沌现象的参数敏感性、相图特点、频谱特性等基本特性.为了进一步了解该混沌摆的特性,本文建立了该非线性摆系统的简化动力学方程,在数值上对其进行了研究.基于动力学方程的数值模拟,克服了实验上相关参数定量改变困难、摆动稳定性不易控制、实验时间周期长等问题.在数值模拟中,通过改变不同参数得到了相图、频谱图以及分岔图,比较深入详细地对这种混沌摆的相关特性进行了描述,也有利于学生加深对混沌摆的理解.     

混沌的乘法规律

从理论上分析了几个混沌映射相乘的规律，提出了混沌相乘的思想.数值仿真与理论计算结果表明，几个混沌映射相乘仍然具有非线性动力学特性和分岔序列.并且具有混沌吸引子和对初值敏感性.混沌的乘法概念具有重要的理论意义和应用价值. 关键词： 相乘混沌 吸引子 分岔序列     

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     

复摆振动中的混沌现象

利用组合物理实验仪,研究了复摆振动中的混沌现象,分析了产生混沌的物理条件,并给出不同条件下的混沌图形.     

外力驱动的混沌摆实验仪在研究混沌效用上的应用

依据非线性动力学混沌理论,采用受外力驱动的转动马达装置,依托PASCO系统的数据采集软件,开发了适应大学物理实验的受外力驱动的混沌摆实验。探讨了新型基于外力驱动的混沌摆实验仪在研究混沌效用上的应用,实验发现利用该装置可以直观的研究系统的初值敏感性,奇异子现象等,操作简单、直观、灵敏度高,实验除了具有实际应用价值外,同时适合在高等学校大学物理基础实验中开设出相应的实验教学内容。     

基于最小二乘支持向量机的混沌控制

利用支持向量机良好的非线性函数逼近和泛化能力，提出基于最小二乘支持向量机非线性补偿的混沌控制新方法.应用最小二乘支持向量机离线辨识混沌系统的非线性部分，并用辨识模型补偿系统的非线性，同时应用线性状态反馈控制混沌系统.对三种典型连续混沌系统的仿真研究表明，提出的控制方法可以有效的控制混沌系统到达设定的目标状态，并且由线性状态反馈控制器构成的闭环系统稳定. 关键词： 混沌控制 支持向量机 最小二乘支持向量机 状态反馈 稳定性     

稳压二极管的非线性伏安特性研究

用FD-UI-A非线性元件伏安特性实验仪测量了稳压二极管的正向和反向伏安特性,研究结果表明,稳压二极管的正向和反向伏安特性都呈现出非线性,但其正向和反向的lnI-Ud呈良好的线性关系,其斜率反映了二极管材料的导电特性.     

复合混沌系统的非线性动力学行为分析

从理论上研究了由几个混沌系统复合而构成的新系统的非线性动力学特性和分岔序列.计算机仿真与理论计算结果表明，复合混沌系统具有混沌吸引子和对初值敏感性，并且有缺边现象产生. 关键词： 复合系统 吸引子 分岔序列     

混沌背景下信号的盲分离

混沌信号与确定性小信号叠加生成的混合信号是一更高维的混沌信号,因而不能用一般的混沌信号噪声抑制的方法进行分离.提出了一种这类信号盲分离的方法.在重构未知的混沌信号的动力方程时,充分利用混沌吸引子的几何特性,并且限定动力映射为原混沌吸引子所在流形的内部映射,从而保证了重构的动力系统方程对应于原混沌信号,而不是同样具有混沌特性的混合信号.然后利用重构的动力方程,借用混沌信号中的噪声抑制思想,估计出原混沌信号对应的轨道,实现信号分离.通过对Lorenz系统中谐波信号、Henon映象中自回归过程,以及脑电信号中谐波信号进行提取的数值实验,验证了信号盲分离方法的有效性和可行性. 关键词： 混沌 非线性 信号处理 盲分离     

离子迁移忆阻混沌电路及其在语音保密通信中的应用

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, 能够使系统的物理尺寸大大减小, 同时可以得到各种丰富的非线性曲线, 提高混沌系统的复杂度和信号的随机性. 因此, 本文采用离子迁移忆阻器的磁控模型设计了一个新的混沌系统. 通过理论推导、数值仿真、Lyapunov指数谱、分岔图和Poincaré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. 同时, 建立了模拟该系统的SPICE电路, SPICE仿真结果与数值分析相符, 从而验证该混沌系统的混沌产生能力. 最后, 利用线性反馈同步控制方法实现了新构造的离子迁移忆阻混沌系统的同步, 并且采用该同步方法有效实现了语音信号的保密通信. 数值仿真证实了新混沌系统的存在性以及同步控制应用的可行性.     

基于Julia分形的多涡卷忆阻混沌系统

忆阻器作为一种非线性电子元件,能用作混沌系统中的非线性项,从而提高系统的复杂度.分形与混沌是密切相连的,分别对两者的研究都已成熟,却鲜有将分形过程应用到混沌系统中,以产生丰富的混沌吸引子.为了探索将分形与混沌系统相结合的可能性,本文首先提出了一个新的忆阻混沌系统,并从对称性、耗散性、平衡点稳定性、功率谱、Lyapunov指数和分数维等方面探讨了系统的动力学特性;紧接着,把经典的Julia分形过程应用到该忆阻混沌系统中,产生了新的混沌吸引子,并将几种由Julia分形衍生的变形Julia分形过程应用于文中提出的忆阻混沌系统,获得了丰富的混沌吸引子;最后,讨论了分形过程中的复常数对系统的影响.从仿真结果可以看出,分形过程与混沌系统的结合能产生丰富的多涡卷混沌吸引子.这不仅为产生多涡卷混沌吸引子提供了一种新方法,还弥补了使用功能函数方法造成混沌系统不光滑的不足.     

具有完全不确定参数的五项双曲型混沌系统的投影同步

提出了一个新的简单的双曲型三维自治混沌系统,该三维混沌系统只含有五项, 并且其非线性特征主要依赖于一个非线性二次双曲正弦项和一个非线性二次交叉项. 较已有的三维混沌系统而言, 不仅系统的项要少一些, 而且在参数变化时, 呈现混沌的参数范围也很大. 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. 同时, 还研究了具有完全不确定参数的该五项双曲型混沌系统的投影同步. 基于Lyapunov指数稳定性理论和Barbalat引理, 设计了一个新的具有参数自适应律的自适应同步控制器, 利用该控制器分别实现了两个结构相同和相异混沌系统的渐进性和全局性投影同步. 数值模拟验证了该方法的有效性和可行性.     

混沌时间序列全局预测新方法——连分式法

拓展了多项式逼近理论，利用连分式法建立了混沌时间序列非线性全局预测模型，此模型替代混沌序列的动力学方程，实现对其动力学特性分析，达到预测目的. 理论分析和仿真实验表明，连分式法能够有效预测一些混沌序列，该方法预测精度高，并且能得到显式的预测表达式. 关键词： 混沌时间序列 全局预测 连分式     

一个新的网格多翅膀混沌系统及其电路实现

提出了一个新的三维二次自治混沌系统,与大多数广义Lorenz系统一样,该系统只能产生双翅膀吸引子.依据该双翅膀混沌系统平衡点和吸引子的拓扑结构,设计合适的非线性函数可以将其改进为一个产生网格多翅膀吸引子的混沌系统.对该网格多翅膀混沌系统的基本动力学特性进行了分析,证实了多翅膀吸引子的混沌特性.最后设计了混沌电路,给出了多翅膀混沌吸引子的电路仿真结果,证实了理论设计与电路实现的一致性.     

氧相变换热器内压力波动的混沌特性分析

采用非线性分析方法对氧相变换热器的入、出口压力脉动时间序列进行分析, 提取关联维数、Kolomogrov熵, 并对重构10维相空间矩阵的协方差矩阵进行最大奇异值分解. 验证了该热力学系统是具有混沌特征的非线性系统. 针对物质在临界点附近的特性, 考察了各混沌特性参数和普朗特数的关联性, 结果表明: 压力脉动信号蕴含了与系统相关的大量物理信息; 各混沌特性参数与普朗特数这一物性参数之间存在明显关联性; 说明各参数反映物质本身的物理本质, 可以作为考察物质相变物理特性的重要参数.     

蔡氏非线性电路的深入研究——参数测量和实验现象观察的新方法

精确测量了电路中各个元件的参数,为各种混沌现象的定量分析和数值模拟提供了可能;提出了一种新的测量非线性负阻方法,能精确而快捷地测量非线性负阻完整的,I-U曲线;利用这种测量方法的实验电路,可以直接演示电路出现各种混沌现象时非线性负阻对应的工作区段,展示了非线性负阻在蔡氏电路产生混沌过程中所起的决定性作用,有利于学生更好地理解混沌现象产生的机理.