基于磁控型憶阻器的混沌電路設(shè)計(jì)及其應(yīng)用.pdf

1、隨著全球信息化的飛速發(fā)展，各種信息大量涌現(xiàn)，但隨之而來(lái)的信息安全問(wèn)題已成為一個(gè)重要的挑戰(zhàn)性課題。混沌是由確定的非線性系統(tǒng)產(chǎn)生的一種不確定的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，具有初值敏感、遍歷性、非周期、連續(xù)寬帶頻譜、類隨機(jī)性等特點(diǎn)，因此混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列可廣泛應(yīng)用于各種信息加密和保密通信之中。
　　憶阻器具有納米尺寸、自動(dòng)記憶和非線性特性等優(yōu)點(diǎn)，將憶阻器引入到非線性電路設(shè)計(jì)中，構(gòu)建的憶阻混沌系統(tǒng)在體積和功耗等方面更具有優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的混沌電路系統(tǒng)相比

2、較，憶阻混沌電路具有更加復(fù)雜的混沌特性，因?yàn)橄到y(tǒng)除了對(duì)電路參數(shù)體現(xiàn)出敏感性外，還依賴于憶阻器的初始值。由憶阻混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號(hào)具有更強(qiáng)的偽隨機(jī)性，這些特性使其在傳統(tǒng)的混沌應(yīng)用領(lǐng)域有著更加廣闊的應(yīng)用前景。因此，將憶阻器與非線性混沌系統(tǒng)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出基于憶阻器的混沌系統(tǒng)及電路有著非常重要的實(shí)際意義。
　　本文的主要內(nèi)容包括以下四部分:
　　(1)介紹了磁通控制型憶阻器的模型，根據(jù)該模型提出了新的雙翼混沌系統(tǒng)，再對(duì)所提出的新混

3、沌系統(tǒng)進(jìn)行了基本動(dòng)力學(xué)分析和電路仿真驗(yàn)證。最后運(yùn)用滑膜變結(jié)構(gòu)控制理論，建立比例積分切換面，設(shè)計(jì)出的滑?？刂破骺梢院芎玫貙⑾到y(tǒng)的混沌運(yùn)動(dòng)控制到任意點(diǎn)和周期軌道。
　　(2)采用憶阻器的磁控模型設(shè)計(jì)了一個(gè)新的混沌系統(tǒng)。通過(guò)理論推導(dǎo)、數(shù)值仿真、Lyapunov指數(shù)譜、分岔圖和Poincaré截面圖研究了系統(tǒng)的基本動(dòng)力學(xué)特性，并分析了不同參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為的變化。同時(shí)，建立了模擬該系統(tǒng)的SPICE電路，SPICE仿真結(jié)果與數(shù)值分析相符，

4、從而驗(yàn)證該混沌系統(tǒng)的混沌產(chǎn)生能力。最后，利用線性反饋同步控制方法實(shí)現(xiàn)了新構(gòu)造的磁控憶阻混沌系統(tǒng)的同步，并且采用該同步方法有效實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音信號(hào)的保密通信，證實(shí)了新混沌系統(tǒng)的存在性以及同步控制應(yīng)用的可行性。
　　(3)基于磁控憶阻器模型設(shè)計(jì)了一個(gè)四維憶阻超混沌系統(tǒng)，分析了其動(dòng)力學(xué)特性。最后設(shè)計(jì)了一個(gè) SPICE模擬電路實(shí)現(xiàn)了新混沌系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了與數(shù)值仿真的一致性。
　　(4)以電流控制型 Boost變換器的離散映射

5、模型為基礎(chǔ)，得出變換器的電感電流隨參考電流變化的分叉圖，并采用 Simulink建立的狀態(tài)空間模型對(duì)分叉圖進(jìn)行描述。以此為基礎(chǔ)，研究一種基于 SPICE設(shè)計(jì)的電流控制型 Boost變換器，分析了以參考電流為變化參數(shù)的分叉和混沌現(xiàn)象，解釋了系統(tǒng)分叉與混沌行為的成因。一系列的仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性，為實(shí)際工程設(shè)計(jì)中避免 Boost變換器的分叉、混沌行為提供理論依據(jù)。
　　最后，對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)下一步需要做的工作進(jìn)行