n×m涡卷混沌吸引子的研究及硬件实现

提出了产生n×m涡卷混沌吸引子的一种新方法,用三角波函数序列和阶跃函数序列构造网格多涡卷混沌系统,找出函数中平衡点和转折点的值,并对系统的基本动力学特性进行了研究,包括理论分析和计算机模拟仿真。用模块化的方法设计了现场可编程门阵列（FPGA）硬件实验电路,给出了相关的实验结果。计算机仿真和FPGA硬件实验结果相吻合,由此证明了该系统的混沌特性。     

用FPGA技术产生多涡卷超混沌吸引子的研究

提出用FPGA技术产生多涡卷超混沌吸引子的新方法。基于数字信号处理技术，对连续混沌系统进行离散化处理和变量比例变换，使离散化后的混沌系统便于FPGA实现。文中以四阶蔡氏超混沌系统为典型实例，给出了用FPGA技术产生多涡卷超混沌吸引子的实验结果。     

一种多翼超混沌系统及其FPGA实现

在一个能产生两翼、三翼和四翼混沌吸引子的系统上增加一个状态变量,构造了一个新的多翼超混沌系统.通过对系统平衡点的分析和Lyapunov指数谱、分岔图以及相图的数值仿真,呈现了多翼超混沌系统所具有的动力学特性.最后,在IEEE-754标准下,利用FPGA设计多翼超混沌信号发生器,获得了周期相图、两翼和四翼混沌吸引子,以及两翼和四翼超混沌吸引子.硬件实验结果与数值仿真结果相一致.     

整数阶Jerk混沌吸引子及其实现

以整数阶Jerk系统为例,提出了一种基于DSP Builder和FPGA的数字离散混沌系统解决方法.同时设计了相应的模拟硬件电路,并分别给出了硬件实验结果.实验结果表明,利用产生的实验结果与模拟电路产生的结果基本一致,证实了该方法的可行性,这为混沌系统的数字实现提供了新的思路.     

三维增广Lü系统的实验验证

笔者采用模拟电路设计了一个硬件实验电路,验证了三维混沌增广Lü系统可产生复杂的混沌信号.通过一组拨位开关的转换,改变系统代数方程组表达式中常数控制项的数值,可以观察到混沌增广Lü系统既能产生两个共存的双涡卷混沌上吸引子和下吸引子,也可以实现单双涡卷混沌吸引子的转换、上下混沌吸引子的连接以及上下混沌吸引子的转换.     

一个切换混沌系统的设计及其电路仿真

在Lorenz混沌系统的基础之上,通过对系统方程的变形得到4个混沌子系统,进一步构造一个由4个混沌子系统组成的切换混沌系统。该系统通过开关选择器,能够在4个混沌系统之间自动切换。详细分析系统的平衡点及其稳定性、耗散性、最大Lyapunov指数以及混沌吸引子的相图等基本特性。与Lorenz混沌系统具有更大的最大Lyapunov指数,其混沌吸引子更加复杂。基于微控制器数字平台,设计实现该切换混沌系统的数字硬件电路,电路实验仿真结果与数值仿真结果基本一致,证实了该混沌系统的存在性和物理上的可实现性。     

一个切换混沌系统的分析与电路实现

采用改变系统乘积项的方法,在已提出的混沌系统的基础上,构建了一个切换混沌系统。分析了平衡点的性质,混沌吸引子相图和Lyapunov指数等特性,设计了可实现切换混沌系统的电路并进行了电路实验,实现结果与仿真结果一致：     

基于FPGA技术的混沌数字图像加密与硬件实现

提出用FPGA技术实现混沌数字图像加密及其硬件实现的一种新方法.根据离散化和数字化处理技术,对三维Lorenz混沌系统作离散化处理,用硬件描述语言和FPGA技术产生三维Lorenz混沌迭代序列,分别对数字图像的红、绿、蓝三基色信号进行混沌加密和解密.基于芯片型号为EP2C35F672C6的FPGA开发平台,以X640×480 BMP格式的灰度图像为例,设计了Lorenz混沌序列对数字图像进行加密与解密算法,给出了FPGA硬件实现结果.     

多涡卷Jerk混沌吸引子的EWB仿真

混沌吸引子的产生是将混沌信号应用于加密领域的基础。文中在双涡卷Jerk混沌吸引子的基础上,利用阶梯波函数构造产生出多涡卷Jerk混沌吸引子,分析了多涡卷Jerk混沌吸引子的产生机理,并根据无量纲状态方程,分别设计了6-涡卷和7-涡卷混沌吸引子仿真电路。利用EWB电路仿真软件进行了仿真验证,仿真结果与数学分析结果一致,证明了多涡卷Jerk系统的存在。     

一种基于两级调制的混沌掩盖通信方式

通过硬件实验研究蔡氏混沌同步系统的失真一频率特性,根据混沌吸引子的细胞模型对其成因进行分析,在此基础上提出了一种改善保真度的混沌掩盖通信方式。     

A new multi-scroll Chua’s circuit with composite hyperbolic tangent-cubic nonlinearity: Complex dynamics,Hardware implementation and Image encryption application

In this paper, a new method for generating multi-scroll chaotic attractors via constructing a compound hyperbolic tangent-cubic nonlinear function in canonical Chua’s circuit is presented. The basic dynamic characteristics of the system are analyzed, including equilibrium points, bifurcation diagrams, Lyapunov exponents, phase portraits, time-domain diagrams and attractive basins. What is surprising is that the proposed multi-scroll Chua’s circuit also exhibits rich dynamic behaviors like coexisting multiple attractors, transient period, intermittent chaos and offset boosting. In addition, we put forward the application of the system in chaotic image encryption, and analyzed some security performance evaluation indexes to show that the new Chua’s chaotic cipher system has high security and reliable encryption performance. Finally, the hardware design and experiments of the chaotic digital circuits and image encryption are carried out. Both numerical simulation and FPGA experimental results verify the feasibility and usability of the proposed new multi-scroll Chua’s system.     

基于二极管的限幅蔡氏电路实验研究

根据经典蔡氏电路的数学模型,获得系统各个变量之间的运算关系,利用运算放大器、电阻、电容及二极管等元器件,完成非线性限幅函数的电路设计,实现无电感元件的等效蔡氏电路硬件实验图。结果表明,通过调试电路中电阻值,可以直接从示波器观测到蔡氏电路的三个运动变量,包括周期、单涡卷、双涡卷等运动行为的时序图和相位图。搭建的电路结构简单,学生实验时调试容易,并且由于电路中不含电感元件,实验过程中混沌吸引子的稳定性也明显得到了提高。     

一种蔡氏硬件电路系统的研究

由于混沌是貌似随机的非随机运动。它对初始条件的极端敏感性。蔡氏电路出现后,通过非线性电路研究混沌产生涡卷成为可能,而蔡氏混沌电路产生涡卷吸引子方法多种多样,利用非线性多项式产生三涡卷混沌吸引子为例,对蔡氏电路进行数学模型分析,然后进行MATLAB仿真。再此基础上,对蔡氏电路进行Multisim仿真同样可以产生三涡卷混沌吸引子,并通过硬件电路系统实现,该硬件电路能够产生三涡卷吸引子,并且可作为一个信号发生电路应用。     

蔡氏电路的实验制作

本文以一个简单的经典蔡氏电路作为电子技术综合实训的实验制作电路,指导学生进行工作原理分析、状态方程建模、数值仿真、运算放大器形式的蔡氏二极管等效电路设计,以及实验观察.蔡氏电路的实验制作可以让学生从简单的电路中观察到丰富的非线性物理现象,可以巩固学生对已学内容的理解.     

蔡氏混沌电路在Multisim软件中的设计与仿真

经典的蔡氏电路是一个简单混沌电路,能够产生丰富的混沌现象,然而该电路的系统参数基本上是固定的,不同混沌电路之间的电路不具备通用性。基于此,本文提出在Multisim仿真软件上通过模块化的设计方法重构蔡氏混沌电路,利用常见的运算放大器、电阻、电容电子元件组成混沌系统的线性部分,着重介绍了如何利用多个二极管实、运放等实现复杂绝对值非线性函数,并给出蔡氏混沌电路相应的硬件仿真结果。     

基于双曲正切忆阻器的Duffing系统中簇发、共存分析及其DSP实现

忆阻器作为第4种基本电路元件由蔡少棠首次提出,它的提出为混沌电路的设计和工程应用提供了新思路。该文通过在Homles型Duffing系统中引入一个双曲正切忆阻模型,得到了一个新忆阻Duffing非自治系统。利用转换相图、相图、Lyapunov指数等,揭示了该系统具有振荡尖峰数目可控簇发、非完全对称双边簇发、非完全对称的簇发共存、多种周期混沌共存等新颖动力学行为。并通过分岔图及平衡点分析,研究了其簇发产生机理。采用Multisim电路仿真与数字信号处理平台(DSP)对系统进行了硬件实现,与理论分析基本一致的实验结果证明该系统是可行的且是物理可实现的。     

非对称忆阻诱导的吸引子非对称演化与机理研究

紧磁滞回线是评测物理器件或数学模型是否为忆阻的关键依据,其对称特性也是忆阻的重要特征之一。该文提出一种有源非对称忆阻二极管桥模拟器,它通过改变二极管桥中并联二极管的数量可实现紧磁滞回线非对称度的控制。首先,验证了该非对称忆阻模拟器的指纹特征,并着重探讨了激励频率和对称度控制参数对紧磁滞回线非对称度的影响。进一步地,将该非对称忆阻模拟器耦合到Sallen-Key高通滤波器,构建了一种无感忆阻蔡氏电路;建立了相应的无量纲系统,并揭示了系统吸引子的非对称演化现象。结合平衡点稳定性分析、分岔分析和多吸引子状态初值空间分布,阐明了吸引子非对称演化的产生机理。结果表明,受非对称忆阻的影响,无感忆阻蔡氏电路的两个不稳定鞍焦点失去平衡,导致了非对称共存分岔、多稳定模态等行为的产生。最后,由硬件电路实验验证了理论分析与数值仿真的正确性。     

基于EP9315的嵌入式实验系统

嵌入式系统设计是一门实践性很强的课程,如果没有合适的实验平台与之配套,其设计技术将很难掌握。本文给出一种基于EP9315的嵌入式实验系统设计方法,其中包含了嵌入式系统软、硬件设计的诸多知识,而且该系统的特点非常适合于高校的嵌入式系统实验教学。本文首先介绍了该系统的特点及硬件组成,然后具体描述了实验系统的主要功能以及设计方法,并且介绍了基于本实验系统开设的一系列实验内容,最后给出了典型实例的实验方法。     

Coexistence of multiple bifurcation modes in memristive diode-bridge-based canonical Chua’s circuit

Based on a memristive diode bridge cascaded with series resistor and inductor filter, a modified memristive canonical Chua’s circuit is presented in this paper. With the modelling of the memristive circuit, a normalised system model is built. Stability analyses of the equilibrium points are performed and bifurcation behaviours are investigated by numerical simulations and hardware experiments. Most extraordinary in the memristive circuit is that within a parameter region, coexisting phenomenon of multiple bifurcation modes is emerged under six sets of different initial values, resulting in the coexistence of four sets of topologically different and disconnected attractors. These coexisting attractors are easily captured by repeatedly switching on and off the circuit power supplies, which well verify the numerical simulations.     

基于RFID和ZigBee技术的物联网实验系统硬件设计与实现

基于射频识别技术(Radio frequency identification technology,RFID)和近距离无线组网通讯技术(ZigBee:紫蜂)这两大物联网关键技术,设计以ZigBee协议作为传输协议的物联网主从节点以及RFID读写模块,得到了物联网实验系统的总体方案,并实现了一套完整的物联网实验系统硬件平台.测试结果验证了该实验系统完全满足设计要求,可以应用于教学实验,也可作为其他物联网应用系统的开发.