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。     

电流型网格多涡卷混沌电路的设计与实现

以电流为状态变量,提出了一种基于电流传输器的电流模式网格多涡卷混沌电路。该电路由电流积分器、电流比例运算电路和电流模式阶梯波序列电路构成。相对于传统的电压模式混沌电路,该电流模式多涡卷混沌电路具有宽频谱、低功耗和便于集成等优点。通过改变系统的时间常数τ,对比研究了电流模式混沌电路和电压模式混沌电路的高频性能。Pspice仿真结果表明,提出的电流模式混沌电路能够产生高频率的多涡卷混沌吸引子。     

一种新型双忆阻混沌系统动力学及其电路实现研究

在经典的蔡氏混沌电路基础上,引入三次非线性磁控忆阻模型,利用一个磁控忆阻模型和一个荷控忆阻模型,外加一个负电导替换变形蔡氏电路中的蔡氏二极管,设计了一个五阶混沌电路,用常规的方法研究系统的基本动力学特性。通过数值仿真结果表明电路在参数变化情况下能产生Hopf分岔和反倍周期分岔两种分岔行为,并能产生双涡卷、单涡卷、极限环、同宿轨等不同轨道,出现了双单摆运动。观察混沌吸引子推广到功率与能量信号,观察到蝴蝶翅膀重叠的奇异吸引子。通过改变初始值,能产生共存吸引子和周期极限环共存现象。为了验证电路的混沌行为,将对设计的电路进行了PSpice仿真,电路仿真结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

基于单电子器件的蔡氏电路实现

基于提出的单电子晶体管和MOS混合器件构成的非线性电阻电路以及CMOS构建的模拟电感,实现了一种新型蔡氏混沌电路,得到其双涡卷混沌吸引子.研究表明,该混沌电路具有结构简单、功耗较低,实现效果好、集成度高等优点,为混沌电路在理论和实践方面提供了新的硬件基础,同时,也为保密通信领域提供了又一种可行的实现方法.     

一个具有负电容的三阶自治混沌电路分析

提出了一个具有负电容的三阶自治混沌电路，并进行了深入的理论研究和计算机仿真分析。得出了几点结论：(1)此混沌电路元器件少，具有一个负电容，且与蔡氏混沌电路结构中的元件数完全相等。(2)在确定的元器件参数条件下，电路出现与蔡氏混沌电路完全相同的双涡卷奇怪吸引子和丰富的混沌动力学行为。     

电流激励蔡氏电路混沌的解析预测

考虑到蔡氏电路受周围电路的影响,故将受周围影响的蔡氏电路做了等效处理,并将其等效为电流激励蔡氏电路。这里首次用解析的方法对三阶非线性微分方程能够产生混沌的参数范围进行预测,利用该方法得出电流激励蔡氏电路产生混沌的必要参数条件。通过数值仿真证明了该等效电路具有极其丰富的混沌动力学行为,仿真结果与解析预测结果有较好的吻合性。     

基于功耗特征的蔡氏电路混沌复杂性研究

基于Multisim 10.1对蔡氏电路的功耗进行仿真研究。区别于以往分析混沌演化的时域、频域和相图特征方法,本文着重研究蔡氏电路的混沌复杂性与功耗的关系。首先调整蔡氏电路的电感,测量和分析纯阻的耗散功率特征,然后调整电阻(R=1)验证由电感变化(L=0.1mH)引起的功耗变化(P≈0.26mW)。最后得出,向蔡氏电路(Vcc≡±5V)注入大于0.26mW的功率,可以实现混沌从双涡卷状Chua吸引子向极限环的演进。     

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。     

N-涡卷超混沌吸引子产生与同步的研究

四阶MCK电路的主要特点是产生双涡卷超混沌吸引子.本文提出在该电路中产生N-涡卷超混沌吸引子的一种新方法.构造一个具有2N-1个分段线性的奇函数,其构造方法是使该函数中的每一个平衡点分别位于相邻两个转折点的正中间,并保持混沌吸引子中涡卷与键带的相互间置,在此基础上利用递推的方法求得该函数中的各个递推参数,从而可在MCK电路中产生N-涡卷超混沌吸引子.基于李雅普诺夫稳定性理论,研究了两个N-涡卷超混沌吸引子的单向耦合同步问题.最后给出了N-涡卷超混沌吸引子产生及其同步的计算机数值模拟结果.     

一种网格多涡卷混沌Colpitts振荡器及其电路实现

基于单涡卷混沌Colpitts振荡器模型,提出了一种网格多涡卷混沌Colpitts振荡器模型。利用阶跃函数代替单涡卷混沌Colpitts振荡器模型中的非线性函数,以及增加一个饱和函数,构造了一个能产生网格多涡卷混沌吸引子的Colpitts振荡器模型。通过数值仿真与电路实验,验证了该网格多涡卷混沌Colpitts振荡器的可行性。     

蔡氏电路实验研究

从电路课教学的角度，介绍了蔡氏电路及蔡氏二极管的实现方案，讨论了蔡氏电路的简单工作原理，给出观察蔡氏电路周期1、周期2极限环及单涡旋和双涡旋混沌吸引子的实验方案及实验结果。实验结果表明，蔡氏电路结构简单且有丰富的动力学行为，结合电路课程中的非线性电路教学内容开展蔡氏电路实验研究，可提高学生学习积极性，为他们在非线性领域的进一步学习研究打下基础。     

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。     

一种单电源高集成度蔡氏振荡器

二端非线性电阻的实现是研究蔡氏电路中混沌现象的一个重要环节,传统的非线性电阻大多采用正负电源供电的运放和电阻、电容等分立器件来搭建。在分析非线性电阻工作原理的基础上,提出采用单电源供电的集成电路制造工艺实现负阻器件的思想。设计的非线性负阻器件主要由轨到轨运算放大器、基准电压/电流产生等模块组成,并在0.18 μm标准CMOS工艺下设计实现。仿真结果表明,在1.8 V单电源工作模式下,蔡氏电路两个关键节点的李萨如波形表现为双螺旋吸引子,证明该振荡器电路有效,整个电路的功耗约为2.45 mA。     

蔡氏电路的等效电路设计及其应用

针对蔡氏电路中电感的误差与蔡氏二极管复杂的缺陷,设计了一种蔡氏电路的等效电路。对电路参数表示的蔡氏电路方程用数学语言方程进行归一化设计,对归一化的状态方程的变量重新组合,根据组合后的方程设计出各模块电路,按照方程各状态变量的对应关系将各模块联结起来并优化,设计出了一种无感能产生二涡卷蔡氏混沌吸引子的等效电路。用反馈型驱动-响应式同步混沌保密通信制式对等效电路进行研究,结果表明保密通信很好。由此证实了该方法的可行性。     

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。     

基于荷控忆阻器的四阶混沌电路

近年来,基于亿阻器的混沌电路受到国内外学者的广泛关注.然而现阶段的研究,大都采用通过磁控忆阻器和负电导并联构成的有源忆阻器替代蔡氏电路中蔡氏二极管的方法.而采用荷控忆阻器的混沌电路大都同时使用荷控忆阻器与磁控忆阻器构成的五阶双忆阻器混沌电路.该文在蔡氏电路的基础上,采用荷控忆阻器与电感串联的形式构造了一个新的四阶忆阻混沌电路,并提出改进的忆阻器非线性特性曲线,通过数值仿真的方法进行了验证.最后,对这个新的四阶忆阻混沌电路进行动力学特性分析,主要通过李雅普诺夫指数和吸引子在相平面的投影.     

基于双曲函数的双忆阻器混沌电路多稳态特性分析

基于经典蔡氏混沌振荡电路,引入一种双曲余弦函数的新型磁控忆阻器模型,设计含有两个双曲余弦忆阻器的混沌电路系统,讨论了系统平衡点集面的稳定区间.选择不同的忆阻初始值进行数值仿真,通过分岔图与Lyapunov指数谱研究双曲忆阻混沌系统的多稳态特性.结果表明,含双曲函数的双忆阻混沌电路具有复杂的动力学行为,运动轨迹不仅依赖于电路参数,还受电路的初始状态影响,由此产生了不同拓扑结构的混沌吸引子与不同周期运动的多稳态隐藏吸引子共存现象.     

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.     

多涡卷混沌发生器的研究

混沌理论及其应用的研究已经成为当今一个热点。本文对带有滞回非线性反馈的不稳定二阶线性系统进行了研究。从理论上分析了混沌吸引子的产生机理,为了验证混沌的产生计算了系统的Lyapunov指数。MATLAB仿真结果和电路实现验证了理论分析的结果。因为该多涡卷混沌发生器结构简单,所以可将它用于非线性电路和非线性系统的教学中,使学生了解混沌的基本概念,为以后进一步研究混沌理论奠定基础。