Physical generation of random numbers using an asymmetrical Boolean network

Autonomous Boolean networks (ABNs) have been successfully applied to the generation of random number due to their complex nonlinear dynamics and convenient on-chip integration. Most of the ABNs used for random number generators show a symmetric topology, despite their oscillations dependent on the inconsistency of time delays along links. To address this issue, we suggest an asymmetrical autonomous Boolean network (aABN) and show numerically that it provides large amplitude oscillations by using equal time delays along links and the same logical gates. Experimental results show that the chaotic features of aABN are comparable to those of symmetric ABNs despite their being made of fewer nodes. Finally, we put forward a random number generator based on aABN and show that it generates the random numbers passing the NIST test suite at 100 Mbits/s. The unpredictability of the random numbers is analyzed by restarting the random number generator repeatedly. The aABN may replace symmetrical ABNs in many applications using fewer nodes and, in turn, reducing power consumption.     

非线性自治系统频率特性及其利用

用数值模拟方法对三维非线性混沌系统进行了分析,发现衰减项参量的变化基本不影响系统的周期(指在同一周期内),并且系统基频与分频(基本周期与倍周期)之间还存在着近似的简单倍数关系.另外,还将Hopf分支理论中的实用分析方法应用到某些系统,解析地确定出系统开始出现稳定周期解(分岔)的临界位置、基本周期的近似值及分岔方向等有关特征量.进一步利用确定系统基本周期的方法以及基本周期和其他周期关系的规律,讨论了变量延迟反馈法控制混沌的两个实例 关键词： 自治系统 基本周期(频率) Hopf分支 混沌控制     

Willis环脑动脉瘤系统的混沌分析及随机相位控制

研究了Willis环脑动脉瘤系统各参量对系统的影响.计算了含有随机相位的Willis环脑动脉瘤系统的Lyapunov指数,分析了随机相位和不同噪声强度对Willis环脑动脉瘤系统的影响.对相图、Poincaré截面的分析表明,可以利用随机相位对Willis环脑动脉瘤系统进行控制.     

The generation of a hyperchaotic system based on a three-dimensional autonomous chaotic system

This paper reports a new four-dimensional hyperchaotic system obtained by adding a controller to a three-dimensional autonomous chaotic system. The new system has two parameters, and each equation of the system has one quadratic cross-product term. Some basic properties of the new system are analysed. The different dynamic behaviours of the new system are studied when the system parameter $a$ or $b$ is varied. The system is hyperchaotic in several different regions of the parameter $b$. Especially, the two positive Lyapunov exponents are both larger, and the hyperchaotic region is also larger when this system is hyperchaotic in the case of varying $a$. The hyperchaotic system is analysed by Lyapunov-exponents spectrum, bifurcation diagrams and Poincar\'{e} sections.     

自主协同系统的宏观稳定机理研究

为保证自主协同机群的内聚性, 实现多机的有效沟通和协作, 借鉴蜂王信息素机理, 抽象出跟踪型多无人机自主协同系统的宏观运动特征. 通过构造Lyapunov函数, 分析该系统的稳定性, 进而得到系统的稳定性判据. 仿真结果表明: 本文所提的稳定控制机理不仅能够保证自主协同系统的稳定性, 还能够通过调整相关控制参数有效地控制系统规模.     

Chaos in the second—order autonomous Birkhoff system with a heteroclinic circle

Chaotic behaviour in a second-order autonomous Birkhoff system with a heteroclinic circle under weakly periodic perturbation is studied using the Melnikov method.The equations of heteroclinic orbits and the criteria for chaos are given.One example is also presented to illustrate the application of the results.     

Duffing系统随机相位抑制混沌与随机共振并存现象的机理研究

针对随机相位作用的Duffing混沌系统, 研究了随机相位强度变化时系统混沌动力学的演化行为及伴随的随机共振现象. 结合Lyapunov指数、庞加莱截面、相图、时间历程图、功率谱等工具, 发现当噪声强度增大时, 系统存在从混沌状态转化为有序状态的过程, 即存在噪声抑制混沌的现象, 且在这一过程中, 系统亦存在随机共振现象, 而且随机共振曲线上最优的噪声强度恰为噪声抑制混沌的参数临界点. 通过含随机相位周期力的平均效应分析并结合系统的分岔图, 探讨了噪声对混沌运动演化的作用机理, 解释了在此过程中随机共振的形成机理, 论证了噪声抑制混沌与随机共振的相互关系.     

准周期外力驱动下Lorenz系统的动力学行为

本文研究了准周期外力驱动下Lorenz系统的动力学行为，发现当外强迫的振幅达到某一个临界值时，系统的动力学行为将会发生根本性的变化，由此揭示了产生非混沌奇怪吸引子(Strange Nonchaotic Attractor, SNA)的一个新机制：准周期外强迫振幅的加大导致系统由奇怪的混沌吸引子转变为SNA，系统的相空间最终被压缩至一个准周期环上.并且本文的结果表明，外强迫的临界振幅与Lorenz系统Rayleigh数的大小成正比，而其受外强迫频率变化的影响并不大. 关键词： 准周期 Lorenz系统 非混沌奇怪吸引子     

广义Birkhoff自治系统平衡状态的流形稳定性

研究广义Birkhoff自治系统平衡状态流形稳定性.建立广义Birkhoff自治系统的受绕运动方程和平衡方程.由Liapunov稳定性理论给出广义Birkhoff自治系统的平衡状态流形稳定性的有关判据.举例说明结果的应用.     

基于线性分离的自治混沌系统的投影同步

分析了自治混沌系统的投影同步问题.基于线性系统的稳定判定准则，提出一种新的线性分离的同步方法，并采用该方法实现了Lorenz系统，Rssler系统和超混沌Chen系统的投影同步.数值模拟进一步验证了所提出方案的有效性. 关键词： 投影同步 自治混沌系统 线性分离     

力学系统的二阶梯度表示

研究力学系统运动微分方程的梯度表示以及二阶梯度表示. 将完整和非完整力学系统的微分方程在正则坐标下表出. 给出系统成为梯度系统以及二阶梯度系统的条件. 举例说明结果的应用.     

一个基于Chen系统的新混沌系统的分析与同步

通过在Chen系统的第一个方程中加入一个可变系数的乘积项, 构造了一个新的三维自治混沌系统.新系统可通过调节其可变系数实现不同系数组合下系统的混沌产生或混沌抑制, 即调节该乘积项的可变系数, 可使不出现混沌的Chen系统产生混沌现象, 同时也可使产生混沌运动的Chen系统不再产生混沌现象.详细分析了新系统的特性, 研究了新系统的混沌同步问题, 并给出了相应的仿真结果.     

一个三维四翼自治混沌系统的拓扑马蹄分析

基于拓扑马蹄映射理论,验证了一个三维四翼自治的混沌系统的拓扑马蹄的存在.由于该混沌系统是连续系统,首先选取了一个Poincaré截面,并在该截面下定义了该混沌系统的一个一次回归Poincaré映射.通过利用计算机辅助证明方法,得出了该映射与一个2移位映射拓扑半共扼,说明该三维四翼自治系统的拓扑熵大于或等于ln2,进而证明了该系统的混沌行为. 关键词： 四翼混沌系统 拓扑马蹄 Poincaré映射 拓扑熵     

Dynamical behaviour of a controlled vibro-impact system

In this paper, we give a controlled two-degree-of-freedom （TDOF） vibro-impact system based on the damping control law, and then investigate the dynamical behaviour of this system. According to numerical simulation, we find that this control scheme can suppress chaos to periodic orbit successfully. Furthermore, the feasibility and the robustness of the controller are confirmed, separately. We also find that this scheme cannot only suppress chaos, but also generate chaos in this system.     

The analysis of complex behaviours of a novel three dimensional autonomous system

This paper introduces a new three dimensional autonomous system with five equilibrium points.It demonstrates complex chaotic behaviours within a wide range of parameters,which are described by phase portraits,Lyapunov exponents,frequency spectrum,etc.Analysis of the bifurcation and Poincar’e map is used to reveal mechanisms of generating these complicated phenomena.The corresponding electronic circuits are designed,exhibiting experimental chaotic attractors in accord with numerical simulations.Since frequency spectrum analysis shows a broad frequency bandwidth,this system has perspective of potential applications in such engineering fields as secure communication.     

Projective synchronization in coupled fractional order chaotic Rossler system and its control

This paper proposes a method to achieve projective synchronization of the fractional order chaotic Rossler system. First, construct the fractional order Rossler system's corresponding approximate integer order system, then a control method based on a partially linear decomposition and negative feedback of state errors is utilized on the new integer order system. Mathematic analyses prove the feasibility and the numerical simulations show the effectiveness of the proposed method.     

一个新的三维二次混沌系统及其电路实现

为了产生复杂的混沌吸引子，构造了一个新的三维二次自治混沌系统.该系统含有三个参数，每一个方程含有一个非线性乘积项.利用理论推导、数值仿真、Lyapunov指数谱和分岔图对系统的基本动力学特性进行了分析.结果表明，该系统具有五个平衡点，因而与Lorenz，Rsslor，Chen、Lü等混沌系统是非拓扑等价的；当其参数满足一定条件时，系统是混沌的.与Lorenz等混沌系统相比，该系统具有更大的正Lyapunov指数，能够产生复杂的混沌吸引子和一些有趣的动力学行为.最后，设计了实现该系统的混沌电路，电路实验结 关键词： 三维二次自治系统 混沌 混沌吸引子 电路实现     

随机性参数自适应的混沌同步

对两个不同参数的混沌系统进行随机性参数自适应控制，选取合适的控制律和反馈系数，导致其同步.以Henon映射为例进行数值模拟，结果表明，由于控制周期和反馈系数的随机变化，具有一定的实用意义. 关键词： Henon映射 混沌同步 随机性自适应控制     

行星光学远程着陆模拟器光学系统设计

为了实现对行星光学远程着陆过程的光学模拟以及满足行星光学远程着陆系统导航算法的地面测试需求,提出了以商用投影仪显示系统为基础的模拟器光学系统方案,重点阐述了系统的光学设计思想,并给出了设计结果.首先,介绍了模拟器的工作原理和系统组成,在此基础上,由技术要求及所选择的投影仪和CCD参数确定了投影镜头和成像镜头的光学系统指标,最后给出了投影镜头、成像镜头及系统对接的光学结构图,像差曲线、点列图和MTF曲线图.仿真分析结果表明:系统的点列图中的弥散斑对称性都很好,有利于模拟器系统的后续图像处理和判读,同时系统在Nyquist频率(91 lp/mm)处的MTF设计值接近0.6,系统整体成像性能良好.设计结果可作为研制行星光学远程着陆模拟器系统的基础.     

混沌半导体激光器的弛豫振荡频率对随机序列速率的影响

利用光反馈半导体激光器产生的混沌激光作为随机数发生器的物理熵源, 分析了混沌信号自相关系数与随机序列游程数之间的联系, 在此基础上研究了激光器的弛豫振荡频率f_r与随机序列速率f_n在不同比值时, 序列游程数的变化情况. 研究发现, 当f_r/f_n=(2k+1)/4时, 随机序列的游程数容易满足NIST SP800-22随机数测试标准的要求. 当k=1时, 得到随机序列最大速率为f_n=4f_r/3.